(57)【要約】【課題】目標膜厚を有する薄膜を製造可能な薄膜製造装置を提供する。【解決手段】検出器５０は、光源３０から出射され、基板９０によって反射光の強度変化に基づいて反応容器１０内で結晶成長された半導体層の膜厚を検出する。また、検出器５０は、制御装置６０から半導体層の目標膜厚と、原料ガスを停止して反応容器１０内で成長する半導体層の膜厚（＝過剰膜厚）とを受ける。そして、検出器５０は、目標膜厚から過剰膜厚を減算した制御上の目標膜厚を求め、実測した半導体層の膜厚が制御上の目標膜厚に達すると、停止信号ＳＴＰを生成して制御装置６０へ出力する。制御装置６０は、停止信号ＳＴＰに応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４を生成してバルブ９１〜９４へ出力し、バルブ９１〜９４を閉じる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜を成長させる反応容器と、
前記薄膜を成長させるための原料を前記反応容器に供給する供給手段と、
前記反応容器内で成長した薄膜の膜厚を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された膜厚が目標膜厚から過剰膜厚だけ薄い制御上の目標膜厚に達すると、前記原料の前記反応容器への供給を停止するための停止信号を生成する制御手段と、
前記制御手段からの前記停止信号に応じて、前記原料の前記反応容器への供給を停止する停止手段とを備え、
前記過剰膜厚は、前記原料の前記反応容器への供給が停止された第１のタイミングから前記薄膜の成長が前記反応容器内において実際に停止される第２のタイミングまでの間に成長する前記薄膜の膜厚である、薄膜製造装置。
【請求項２】
前記制御手段は、予め実測された前記過剰膜厚を保持するとともに、その保持している過剰膜厚を用いて前記制御上の目標膜厚を演算し、前記検出手段によって検出された膜厚が前記演算した制御上の目標膜厚に達すると前記停止信号を生成する、請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された膜厚を用いて前記過剰膜厚を補正し、その補正した補正過剰膜厚を用いて前記制御上の目標膜厚を演算するとともに、前記検出手段によって検出された膜厚が前記演算した制御上の目標膜厚に達すると前記停止信号を生成する、請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項４】
前記薄膜は、材料および／または組成が異なる複数の層を積層した積層膜からなり、
前記検出手段は、前記複数の層のうちの１つの層が成長する毎に前記１つの層の膜厚を光学的な計測によって検出し、
前記制御手段は、前記検出手段によって前記１つの層の膜厚が検出される毎に、前記１つの層の過剰膜厚を補正する、請求項３に記載の薄膜製造装置。
【請求項５】
前記薄膜は、材料および／または組成が異なる複数の層を交互に目標積層数だけ積層した積層膜からなり、
前記検出手段は、前記複数の層のうちの１つの層が成長する毎に前記１つの層の膜厚を光学的な計測によって検出し、
前記制御手段は、前記積層膜が前記目標積層数よりも少ない所定積層数だけ積層されたときの前記複数の層の各層における過剰膜厚の平均値を前記検出手段によって検出された各層の膜厚を用いて演算し、その演算した平均値を用いて各層の過剰膜厚を補正する、請求項３に記載の薄膜製造装置。
【請求項６】
前記検出手段は、任意の波長における前記薄膜の反射率の変化を計測して前記薄膜の膜厚を検出する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薄膜製造装置。
【請求項７】
前記供給手段は、バルブを開けることによって前記原料を前記反応容器へ供給し、
前記停止手段は、バルブを閉じることによって前記原料の前記反応容器への供給を停止する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薄膜製造装置。
【請求項８】
前記薄膜は、第１の屈折率を有する第１の結晶半導体層と、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の結晶半導体層とを交互に目標周期数だけ積層した多層膜からなり、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記第１の結晶半導体層の膜厚である第１の膜厚が前記第１の結晶半導体層の目標膜厚である第１の目標膜厚から前記第１の結晶半導体層の過剰膜厚である第１の過剰膜厚だけ薄い制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成し、前記検出手段によって検出された前記第２の結晶半導体層の膜厚である第２の膜厚が前記第２の結晶半導体層の目標膜厚である第２の目標膜厚から前記第２の結晶半導体層の過剰膜厚である第２の過剰膜厚だけ薄い制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成するとともに、前記多層膜の周期数が前記目標周期数に達すると第３の停止信号を生成し、
前記停止手段は、前記制御手段からの前記第１の停止信号に応じて前記第１の原料の前記反応容器への供給を停止し、前記制御手段からの前記第２の停止信号に応じて前記第２の原料の前記反応容器への供給を停止するとともに、前記制御手段からの前記第３の停止信号に応じて前記第１および第２の原料の前記反応容器への供給を停止し、
前記供給手段は、前記制御手段からの前記第１の停止信号に応じて前記第２の原料を前記反応容器へ供給し、前記制御手段からの前記第２の停止信号に応じて前記第１の原料を前記反応容器へ供給する、請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記多層膜が前記目標周期数よりも少ない所定周期数だけ積層されたときに前記検出手段によって検出された前記第１および第２の膜厚を用いて前記第１および第２の過剰膜厚を補正してそれぞれ第１および第２の補正過剰膜厚を演算し、その演算した第１および第２の補正過剰膜厚を用いてそれぞれ前記制御上の第１および第２の目標膜厚を演算するとともに、前記多層膜が前記所定周期数よりも多く積層されたときに前記検出手段によって検出された第１の膜厚が前記演算した制御上の第１の目標膜厚に達すると前記第１の停止信号を生成し、前記検出手段によって検出された第２の膜厚が前記演算した制御上の第２の目標膜厚に達すると前記第２の停止信号を生成する、請求項８に記載の薄膜製造装置。
【請求項１０】
前記検出手段は、前記多層膜が前記目標周期数よりも少ない所定周期数だけ積層されると、前記所定周期分の前記多層膜の膜厚である途中膜厚を検出し、
前記制御手段は、前記多層膜が前記所定周期数だけ積層されると、前記検出手段によって検出された前記途中膜厚に基づいて前記多層膜が前記所定周期数だけ積層されたときの前記第１の膜厚の第１の平均値と第２の膜厚の第２の平均値とを演算し、その演算した第１および第２の平均値を用いて前記第１および第２の過剰膜厚を補正してそれぞれ第１および第２の補正過剰膜厚を演算し、その演算した第１および第２の補正過剰膜厚を用いてそれぞれ前記制御上の第１および第２の目標膜厚を演算するとともに、前記多層膜が前記所定周期数よりも多く積層されたときに前記検出手段によって検出された第１の膜厚が前記演算した制御上の第１の目標膜厚に達すると前記第１の停止信号を生成し、前記検出手段によって検出された第２の膜厚が前記演算した制御上の第２の目標膜厚に達すると前記第２の停止信号を生成する、請求項８に記載の薄膜製造装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記多層膜が前記目標周期数だけ積層されたときの前記多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように前記第１および第２の補正過剰膜厚を演算する、請求項９または請求項１０に記載の薄膜製造装置。
【請求項１２】
前記第１および第２の結晶半導体層の各々は、化合物半導体からなる、請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の薄膜製造装置。
【請求項１３】
前記多層膜は、面発光レーザ素子の活性層の両側に配置される分布ブラッグ反射鏡を構成する、請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の薄膜製造装置。
【請求項１４】
前記薄膜は、
前記検出手段による膜厚の検出限界以上の膜厚を有する第１の薄膜と、
前記検出手段による膜厚の検出限界よりも薄い膜厚を有する第２の薄膜とを含み、
前記検出手段は、前記薄膜に任意の波長を有する光を照射するとともに、前記照射した光の前記薄膜からの反射光を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段からの反射光の位相変化量が前記薄膜全体の目標膜厚に対応する目標位相変化量になると、前記停止信号を生成する、請求項１に記載の薄膜製造装置。
【請求項１５】
前記第１の薄膜は、
面発光レーザ素子の活性層の一方側に配置された第１の結晶半導体層と、
前記活性層を中心にして前記第１の結晶半導体層の反対側に配置された第２の結晶半導体層とを含み、
前記第２の薄膜は、
各々が前記活性層に含まれる量子井戸層を構成する複数の第３の結晶半導体層と、
各々が前記活性層に含まれる障壁層を構成する複数の第４の結晶半導体層とを含み、
前記複数の第３の結晶半導体層は、前記複数の第４の結晶半導体層と交互に積層され、
前記複数の第３および第４の結晶半導体層は、前記第１および第２の結晶半導体層間に配置される、請求項１４に記載の薄膜製造装置。
【請求項１６】
前記第１の結晶半導体層、前記第２の結晶半導体層、前記複数の第３の結晶半導体層および前記複数の第４の結晶半導体層の各々は、化合物半導体からなる、請求項１５に記載の薄膜製造装置。
【請求項１７】
前記反応容器は、原料供給部を有し、
前記検出手段は、前記原料供給部の略中央部に設けられた光学ポートを介して前記薄膜の膜厚を検出し、
前記供給手段は、前記光学ポートの周囲から前記原料を前記反応容器へ供給する、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の薄膜製造装置。
【請求項１８】
供給手段が薄膜を成長させるための原料を反応容器に供給する第１のステップと、
検出手段が前記反応容器内で成長した薄膜の膜厚を検出する第２のステップと、
停止手段が前記検出された膜厚が目標膜厚から過剰膜厚だけ薄い制御上の目標膜厚に達すると、前記原料の前記反応容器への供給を停止する第３のステップとを備え、
前記過剰膜厚は、前記原料の前記反応容器への供給が停止された後に前記反応容器内において実際に成長した前記薄膜の膜厚である、薄膜製造方法。
【請求項１９】
前記第３のステップは、
演算手段が前記目標膜厚から前記過剰膜厚を減算して前記制御上の目標膜厚を演算する第１のサブステップと、
生成手段が、前記検出された膜厚が前記演算された制御上の目標膜厚に達すると停止信号を生成する第２のサブステップと、
前記停止手段が前記生成された停止信号に応じて前記原料の前記反応容器への供給を停止する第３のサブステップとを含む、請求項１８に記載の薄膜製造方法。
【請求項２０】
前記演算手段は、前記第１のサブステップにおいて、予め実測された前記過剰膜厚を用いて前記制御上の目標膜厚を演算する、請求項１９に記載の薄膜製造方法。
【請求項２１】
前記第３のステップは、補正手段が前記検出手段によって検出された膜厚を用いて前記過剰膜厚を補正し、その補正後の過剰膜厚である補正過剰膜厚を生成する第４のサブステップをさらに含み、
前記演算手段は、前記第１のサブステップにおいて、前記補正過剰膜厚を用いて前記制御上の目標膜厚を演算する、請求項１９に記載の薄膜製造方法。
【請求項２２】
前記薄膜は、材料および／または組成が異なる複数の層を積層した積層膜からなり、
前記検出手段は、前記第２のステップにおいて、前記複数の層のうちの１つの層が成長する毎に前記１つの層の膜厚を光学的な計測によって検出し、
前記補正手段は、前記第４のサブステップにおいて、前記検出手段によって前記１つの層の膜厚が検出される毎に、前記１つの層の過剰膜厚を補正する、請求項２１に記載の薄膜製造方法。
【請求項２３】
前記薄膜は、材料および／または組成が異なる複数の層を交互に目標積層数だけ積層した積層膜からなり、
前記検出手段は、前記第２のステップにおいて、前記複数の層のうちの１つの層が成長する毎に前記１つの層の膜厚を光学的な計測によって検出し、
前記補正手段は、前記第４のサブステップにおいて、前記積層膜が前記目標積層数よりも少ない所定積層数だけ積層されたときの前記複数の層の各層における過剰膜厚の平均値を前記検出手段によって検出された各層の膜厚を用いて演算し、その演算した平均値を用いて各層の過剰膜厚を補正する、請求項２１に記載の薄膜製造方法。
【請求項２４】
前記検出手段は、前記第２のステップにおいて、任意の波長における前記薄膜の反射率の変化を計測して前記薄膜の膜厚を検出する、請求項１８から請求項２３のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
【請求項２５】
前記供給手段は、前記第１のステップにおいて、バルブを開けることによって前記原料を前記反応容器へ供給し、
前記停止手段は、前記第３のステップにおいて、バルブを閉じることによって前記原料の前記反応容器への供給を停止する、請求項１８から請求項２４のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
【請求項２６】
前記薄膜は、第１の屈折率を有する第１の結晶半導体層と、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の結晶半導体層とを交互に目標周期数だけ積層した多層膜からなり、
前記第１のステップは、
前記供給手段が前記第１の結晶半導体層を結晶成長するための第１の原料を前記反応容器へ供給する第１のサブステップと、
前記供給手段が前記第２の結晶半導体層を結晶成長するための第２の原料を前記反応容器へ供給する第２のサブステップと、
前記供給手段が、前記第１の原料の前記反応容器への供給が停止されると前記第２の原料を前記反応容器へ供給する第３のサブステップと、
前記供給手段が、前記第２の原料の前記反応容器への供給が停止されると前記第１の原料を前記反応容器へ供給する第４のサブステップとを含み、
前記第２のステップは、
前記検出手段が前記多層膜の結晶成長中の任意のタイミングで前記１つの第１の結晶半導体層の第１の膜厚を検出する第５のサブステップと、
前記検出手段が前記任意のタイミングで前記１つの第２の結晶半導体層の第２の膜厚を検出する第６のサブステップとを含み、
前記第３のステップは、
演算手段が前記第１の結晶半導体層の目標膜厚である第１の目標膜厚から前記第１の結晶半導体層の過剰膜厚である第１の過剰膜厚を減算して前記制御上の第１の目標膜厚を演算する第７のサブステップと、
前記演算手段が前記第２の結晶半導体層の目標膜厚である第２の目標膜厚から前記第２の結晶半導体層の過剰膜厚である第２の過剰膜厚を減算して前記制御上の第２の目標膜厚を演算する第８のサブステップと、
生成手段が、前記検出された第１の膜厚が前記演算された制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成する第９のサブステップと、
前記生成手段が、前記検出された第２の膜厚が前記演算された制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成する第１０のサブステップと、
前記生成手段が、前記多層膜の周期数が前記目標周期数に達すると第３の停止信号を生成する第１１のサブステップと、
前記停止手段が前記生成された第１の停止信号に応じて前記第１の原料の前記反応容器への供給を停止する第１２のサブステップと、
前記停止手段が前記生成された第２の停止信号に応じて前記第２の原料の前記反応容器への供給を停止する第１３のサブステップと、
前記停止手段が前記生成された第３の停止信号に応じて前記第１および第２の原料の前記反応容器への供給を停止する第１４のサブステップとを含む、請求項１８に記載の薄膜製造方法。
【請求項２７】
前記第７のサブステップは、
補正手段が、前記検出された第１の膜厚を用いて前記任意のタイミングで前記第１の過剰膜厚を補正して第１の補正過剰膜厚を生成するステップと、
前記演算手段が前記第１の目標膜厚から前記第１の補正過剰膜厚を減算して前記制御上の第１の目標膜厚を演算するステップとを含み、
前記第８のサブステップは、
補正手段が、前記検出された第２の膜厚を用いて前記任意のタイミングで前記第２の過剰膜厚を補正して第２の補正過剰膜厚を生成するステップと、
前記演算手段が前記第２の目標膜厚から前記第２の補正過剰膜厚を減算して前記制御上の第２の目標膜厚を演算するステップとを含み、
前記生成手段は、前記第９のサブステップにおいて、前記多層膜が前記所定周期数よりも多く積層されたときに前記検出された第１の膜厚が前記演算された制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成し、
前記生成手段は、前記第１０のサブステップにおいて、前記多層膜が前記所定周期数よりも多く積層されたときに前記検出された第２の膜厚が前記演算された制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成する、請求項２６に記載の薄膜製造方法。
【請求項２８】
前記補正手段は、前記第１の補正過剰膜厚を生成するステップにおいて、前記多層膜が前記目標周期数だけ積層されたときの前記多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように前記第１の補正過剰膜厚を生成するとともに、前記第２の補正過剰膜厚を生成するステップにおいて、前記多層膜が前記目標周期数だけ積層されたときの前記多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように前記第２の補正過剰膜厚を生成する、請求項２７に記載の薄膜製造方法。
【請求項２９】
前記薄膜は、第１の屈折率を有する第１の結晶半導体層と、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の結晶半導体層とを交互に目標周期数だけ積層した多層膜からなり、
前記第１のステップは、
前記供給手段が前記第１の結晶半導体層を結晶成長するための第１の原料を前記反応容器へ供給する第１のサブステップと、
前記供給手段が前記第２の結晶半導体層を結晶成長するための第２の原料を前記反応容器へ供給する第２のサブステップと、
前記供給手段が、前記第１の原料の前記反応容器への供給が停止されると前記第２の原料を前記反応容器へ供給する第３のサブステップと、
前記供給手段が、前記第２の原料の前記反応容器への供給が停止されると前記第１の原料を前記反応容器へ供給する第４のサブステップとを含み、
前記検出手段は、前記第２のステップにおいて、前記多層膜が前記目標周期数よりも少ない所定周期数分だけ結晶成長したときの前記多層膜の途中膜厚を検出し、
前記第３のステップは、
演算手段が前記検出された途中膜厚に基づいて、前記多層膜が前記所定周期数分だけ結晶成長したときの前記第１の結晶半導体層の第１の膜厚の第１の平均値と前記第２の結晶半導体層の第２の膜厚の第２の平均値とを演算する第５のサブステップと、
補正手段が、前記演算された第１の平均値を用いて前記第１の結晶半導体層の過剰膜厚である第１の過剰膜厚を補正して第１の補正過剰膜厚を演算する第６のサブステップと、
前記補正手段が、前記演算された第２の平均値を用いて前記第２の結晶半導体層の過剰膜厚である第２の過剰膜厚を補正して第２の補正過剰膜厚を演算する第７のサブステップと、
前記演算手段が前記第１の目標膜厚から前記第１の補正過剰膜厚を減算して前記制御上の第１の目標膜厚を演算する第８のサブステップと、
前記演算手段が前記第２の目標膜厚から前記第２の補正過剰膜厚を減算して前記制御上の第２の目標膜厚を演算する第９のサブステップと、
生成手段が、前記多層膜が前記所定周期数よりも多く結晶成長されたときに前記検出手段によって検出された第１の膜厚が前記演算された制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成する第１０のサブステップと、
前記生成手段が、前記多層膜が前記所定周期数よりも多く結晶成長されたときに前記検出された第２の膜厚が前記演算された制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成する第１１のサブステップと、
前記生成手段が、前記多層膜の周期数が前記目標周期数に達すると第３の停止信号を生成する第１２のサブステップと、
前記停止手段が前記生成された第１の停止信号に応じて前記第１の原料の前記反応容器への供給を停止する第１３のサブステップと、
前記停止手段が前記生成された第２の停止信号に応じて前記第２の原料の前記反応容器への供給を停止する第１４のサブステップと、
前記停止手段が前記生成された第３の停止信号に応じて前記第１および第２の原料の前記反応容器への供給を停止する第１５のサブステップとを含む、請求項１８に記載の薄膜製造方法。
【請求項３０】
前記補正手段は、前記第６のサブステップにおいて、前記多層膜が前記目標周期数だけ積層されたときの前記多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように前記第１の補正過剰膜厚を演算するとともに、前記第７のサブステップにおいて、前記多層膜が前記目標周期数だけ積層されたときの前記多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように前記第２の補正過剰膜厚を演算する、請求項２９に記載の薄膜製造方法。
【請求項３１】
前記第１および第２の結晶半導体層の各々は、化合物半導体からなる、請求項２６から請求項３０のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
【請求項３２】
前記多層膜は、面発光レーザ素子の活性層の両側に配置される分布ブラッグ反射鏡を構成する、請求項２６から請求項３１のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
【請求項３３】
前記薄膜は、
前記検出手段による膜厚の検出限界以上の膜厚を有する第１の薄膜と、
前記検出手段による膜厚の検出限界よりも薄い膜厚を有する第２の薄膜とを含み、
前記検出手段は、前記第２のステップにおいて、前記薄膜に任意の波長を有する光を照射するとともに、前記照射した光の前記薄膜からの反射光を検出し、
前記停止手段は、前記第３のステップにおいて、前記検出手段からの反射光の位相変化量が前記薄膜全体の目標膜厚に対応する目標位相変化量になると、前記停止信号を生成する、請求項１８に記載の薄膜製造方法。
【請求項３４】
前記第１の薄膜は、
面発光レーザ素子の活性層の一方側に配置された第１の結晶半導体層と、
前記活性層を中心にして前記第１の結晶半導体層の反対側に配置された第２の結晶半導体層とを含み、
前記第２の薄膜は、
各々が前記活性層に含まれる量子井戸層を構成する複数の第３の結晶半導体層と、
各々が前記活性層に含まれる障壁層を構成する複数の第４の結晶半導体層とを含み、
前記複数の第３の結晶半導体層は、前記複数の第４の結晶半導体層と交互に積層され、
前記複数の第３および第４の結晶半導体層は、前記第１および第２の結晶半導体層間に配置される、請求項３３に記載の薄膜製造方法。
【請求項３５】
前記第１の結晶半導体層、前記第２の結晶半導体層、前記複数の第３の結晶半導体層および前記複数の第４の結晶半導体層の各々は、化合物半導体からなる、請求項３４に記載の薄膜製造方法。
【請求項３６】
請求項１８から請求項３５のいずれか１項に記載の薄膜製造方法を用いて薄膜の膜厚を制御する薄膜制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薄膜製造装置、薄膜製造方法および膜厚制御方法に関し、特に、目標膜厚を有する薄膜を成長可能な薄膜製造装置、薄膜製造方法および膜厚制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）および光インターコネクション用の光源として、またはコピー機用の光源として垂直共振器型の面発光レーザ素子が使用されるようになってきている。
【０００３】
面発光レーザ素子は、従来の端面発光型半導体レーザに比べて、低消費電力であり、また製造工程で劈開が不要でウェハ状態で素子の検査が可能であるため低コスト化に優れた特徴を有している。
【０００４】
そして、面発光レーザ素子は、半導体基板上に複数の半導体層をエピタキシャル成長によって積層して製造される。
【０００５】
従来、面発光レーザ素子用の複数の半導体層を結晶成長させる場合、予め別のサンプルを基板上に結晶成長しておき、これを、一旦、装置の外へ取り出して反射スペクトルを測定することにより、半導体層の光学厚さの計測を行ない、半導体層の成長速度を予め求め、その求めた成長速度を用いて面発光レーザ素子用の複数の半導体層を結晶成長する。
【０００６】
しかし、このような方法では、結晶成長ごとに各半導体層の成長速度がばらついた場合、そのばらつきがそのまま作製した面発光レーザ素子のばらつきになってしまう。特に、面発光レーザ素子は、活性層の両側に配置された多層膜反射鏡、共振器構造および各部の膜厚が正確に一致することによって、設計どおりの特性を得ることができるため、面発光レーザ素子を構成する複数の半導体層を正確に設計どおりに結晶成長させることは非常に重要である。
【０００７】
このような理由から、従来、結晶成長の際に、結晶成長途中で結晶の膜厚を評価するシステムが提案されている（特許文献１）。特許文献１においては、２波長のモニタ光を用い、その波長における反射光をモニターし、光学膜厚に依存したファブリペロ振動を計測することによって半導体層の成長時に膜厚をモニターする方法が提案されている。
【０００８】
また、特定波長におけるファブリペロ振動を計測することによって半導体層の成長時に膜厚をほぼリアルタイムでモニターするための装置が提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特許第３６２４４７６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０１１３９７１Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来のリアルタイムの光学モニターを通常の有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって結晶成長を行なうＭＯＣＶＤ装置に適用した場合、成長開始のバルブ開のタイミングで膜厚の計測を開始し、光学モニターで膜厚を計測しつつ、その計測した膜厚が目標膜厚に到達するタイミングで成長停止のバルブ閉を行なう。
【００１０】
その結果、バルブを閉じるタイミングと、原料が完全に停止されるタイミングとの間に、ずれが生じ、実際に結晶成長された半導体層の膜厚が目標膜厚からずれるという問題がある。
【００１１】
通常、この膜厚のずれ量は、小さいが、面発光レーザ素子に用いられる分布ブラッグ反射器は、数十ｎｍの薄膜の積層構造からなるため、一層当たりに生じる膜厚のずれ量が分布ブラッグ反射器全体では大きなずれ量になるため、一層当たりに生じる膜厚のずれ量が無視できないという問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、目標膜厚を有する薄膜を製造可能な薄膜製造装置を提供することである。
【００１３】
また、この発明の別の目的は、目標膜厚を有する薄膜を製造可能な薄膜製造方法を提供することである。
【００１４】
さらに、この発明の別の目的は、薄膜の膜厚を目標膜厚に制御可能な膜厚制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明によれば、薄膜製造装置は、反応容器と、供給手段と、検出手段と、制御手段と、停止手段とを備える。反応容器は、薄膜を成長させる。供給手段は、薄膜を成長させるための原料を反応容器に供給する。検出手段は、反応容器内で成長した薄膜の膜厚を検出する。制御手段は、検出手段によって検出された膜厚が目標膜厚から過剰膜厚だけ薄い制御上の目標膜厚に達すると、原料の反応容器への供給を停止するための停止信号を生成する。停止手段は、制御手段からの停止信号に応じて、原料の反応容器への供給を停止する。そして、過剰膜厚は、原料の反応容器への供給が停止された第１のタイミングから薄膜の成長が反応容器内において実際に停止される第２のタイミングまでの間に成長する薄膜の膜厚である。
【００１６】
好ましくは、制御手段は、予め実測された過剰膜厚を保持するとともに、その保持している過剰膜厚を用いて制御上の目標膜厚を演算し、検出手段によって検出された膜厚が演算した制御上の目標膜厚に達すると停止信号を生成する。
【００１７】
好ましくは、制御手段は、検出手段によって検出された膜厚を用いて過剰膜厚を補正し、その補正した補正過剰膜厚を用いて制御上の目標膜厚を演算するとともに、検出手段によって検出された膜厚が演算した制御上の目標膜厚に達すると停止信号を生成する。
【００１８】
好ましくは、薄膜は、材料および／または組成が異なる複数の層を積層した積層膜からなる。検出手段は、複数の層のうちの１つの層が成長する毎に１つの層の膜厚を光学的な計測によって検出する。制御手段は、検出手段によって１つの層の膜厚が検出される毎に、１つの層の過剰膜厚を補正する。
【００１９】
好ましくは、薄膜は、材料および／または組成が異なる複数の層を交互に目標積層数だけ積層した積層膜からなる。検出手段は、複数の層のうちの１つの層が成長する毎に１つの層の膜厚を光学的な計測によって検出する。制御手段は、積層膜が目標積層数よりも少ない所定積層数だけ積層されたとき複数の層の各層における過剰膜厚の平均値を検出手段によって検出された各層の膜厚を用いて演算し、その演算した平均値を用いて各層の過剰膜厚を補正する。
【００２０】
好ましくは、検出手段は、任意の波長における薄膜の反射率の変化を計測して薄膜の膜厚を検出する。
【００２１】
好ましくは、供給手段は、バルブを開けることによって原料を反応容器へ供給する。停止手段は、バルブを閉じることによって原料の反応容器への供給を停止する。
【００２２】
好ましくは、薄膜は、第１の屈折率を有する第１の結晶半導体層と、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の結晶半導体層とを交互に目標周期数だけ積層した多層膜からなる。制御手段は、検出手段によって検出された第１の結晶半導体層の膜厚である第１の膜厚が第１の結晶半導体層の目標膜厚である第１の目標膜厚から第１の結晶半導体層の過剰膜厚である第１の過剰膜厚だけ薄い制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成し、検出手段によって検出された第２の結晶半導体層の膜厚である第２の膜厚が第２の結晶半導体層の目標膜厚である第２の目標膜厚から第２の結晶半導体層の過剰膜厚である第２の過剰膜厚だけ薄い制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成するとともに、多層膜の周期数が目標周期数に達すると第３の停止信号を生成する。停止手段は、制御手段からの第１の停止信号に応じて第１の原料の反応容器への供給を停止し、制御手段からの第２の停止信号に応じて第２の原料の反応容器への供給を停止するとともに、制御手段からの第３の停止信号に応じて第１および第２の原料の反応容器への供給を停止する。供給手段は、制御手段からの第１の停止信号に応じて第２の原料を反応容器へ供給し、制御手段からの第２の停止信号に応じて第１の原料を反応容器へ供給する。
【００２３】
好ましくは、制御手段は、多層膜が目標周期数よりも少ない所定周期数だけ積層されたときに検出手段によって検出された第１および第２の膜厚を用いて第１および第２の過剰膜厚を補正してそれぞれ第１および第２の補正過剰膜厚を演算し、その演算した第１および第２の補正過剰膜厚を用いてそれぞれ制御上の第１および第２の目標膜厚を演算するとともに、多層膜が所定周期数よりも多く積層されたときに検出手段によって検出された第１の膜厚が演算した制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成し、検出手段によって検出された第２の膜厚が演算した制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成する。
【００２４】
好ましくは、検出手段は、多層膜が目標周期数よりも少ない所定周期数だけ積層されると、所定周期分の多層膜の膜厚である途中膜厚を検出する。制御手段は、多層膜が所定周期数だけ積層されると、検出手段によって検出された途中膜厚に基づいて多層膜が所定周期数だけ積層されたときの第１の膜厚の第１の平均値と第２の膜厚の第２の平均値とを演算し、その演算した第１および第２の平均値を用いて第１および第２の過剰膜厚を補正してそれぞれ第１および第２の補正過剰膜厚を演算し、その演算した第１および第２の補正過剰膜厚を用いてそれぞれ制御上の第１および第２の目標膜厚を演算するとともに、多層膜が所定周期数よりも多く積層されたときに検出手段によって検出された第１の膜厚が演算した制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成し、検出手段によって検出された第２の膜厚が演算した制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成する。
【００２５】
好ましくは、制御手段は、多層膜が目標周期数だけ積層されたときの多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように第１および第２の補正過剰膜厚を演算する。
【００２６】
好ましくは、第１および第２の結晶半導体層の各々は、化合物半導体からなる。
【００２７】
好ましくは、多層膜は、面発光レーザ素子の活性層の両側に配置される分布ブラッグ反射鏡を構成する。
【００２８】
好ましくは、薄膜は、検出手段による膜厚の検出限界以上の膜厚を有する第１の薄膜と、検出手段による膜厚の検出限界よりも薄い膜厚を有する第２の薄膜とを含む。検出手段は、薄膜に任意の波長を有する光を照射するとともに、照射した光の薄膜からの反射光を検出する。制御手段は、検出手段からの反射光の位相変化量が薄膜全体の目標膜厚に対応する目標位相変化量になると、停止信号を生成する。
【００２９】
好ましくは、第１の薄膜は、面発光レーザ素子の活性層の一方側に配置された第１の結晶半導体層と、活性層を中心にして第１の結晶半導体層の反対側に配置された第２の結晶半導体層とを含む。第２の薄膜は、各々が活性層に含まれる量子井戸層を構成する複数の第３の結晶半導体層と、各々が活性層に含まれる障壁層を構成する複数の第４の結晶半導体層とを含む。複数の第３の結晶半導体層は、複数の第４の結晶半導体層と交互に積層される。複数の第３および第４の結晶半導体層は、第１および第２の結晶半導体層間に配置される。
【００３０】
好ましくは、第１の結晶半導体層、第２の結晶半導体層、複数の第３の結晶半導体層および複数の第４の結晶半導体層の各々は、化合物半導体からなる。
【００３１】
好ましくは、反応容器は、原料供給部を有する。検出手段は、原料供給部の略中央部に設けられた光学ポートを介して薄膜の膜厚を検出する。供給手段は、光学ポートの周囲から原料を反応容器へ供給する。
【００３２】
また、この発明によれば、薄膜製造方法は、供給手段が薄膜を成長させるための原料を反応容器に供給する第１のステップと、検出手段が反応容器内で成長した薄膜の膜厚を検出する第２のステップと、停止手段が検出された膜厚が目標膜厚から過剰膜厚だけ薄い制御上の目標膜厚に達すると、原料の反応容器への供給を停止する第３のステップとを備える。そして、過剰膜厚は、原料の反応容器への供給が停止された後に反応容器内において実際に成長した薄膜の膜厚である。
【００３３】
好ましくは、第３のステップは、演算手段が目標膜厚から過剰膜厚を減算して制御上の目標膜厚を演算する第１のサブステップと、生成手段が、検出された膜厚が演算された制御上の目標膜厚に達すると停止信号を生成する第２のサブステップと、停止手段が生成された停止信号に応じて原料の反応容器への供給を停止する第３のサブステップとを含む。
【００３４】
好ましくは、演算手段は、第１のサブステップにおいて、予め実測された過剰膜厚を用いて制御上の目標膜厚を演算する。
【００３５】
好ましくは、第３のステップは、補正手段が検出手段によって検出された膜厚を用いて過剰膜厚を補正し、その補正後の過剰膜厚である補正過剰膜厚を生成する第４のサブステップをさらに含む。そして、演算手段は、第１のサブステップにおいて、補正過剰膜厚を用いて制御上の目標膜厚を演算する。
【００３６】
好ましくは、薄膜は、材料および／または組成が異なる複数の層を積層した積層膜からなる。検出手段は、第２のステップにおいて、複数の層のうちの１つの層が成長する毎に１つの層の膜厚を光学的な計測によって検出する。補正手段は、第４のサブステップにおいて、検出手段によって１つの層の膜厚が検出される毎に、１つの層の過剰膜厚を補正する。
【００３７】
好ましくは、薄膜は、材料および／または組成が異なる複数の層を交互に目標積層数だけ積層した積層膜からなる。検出手段は、第２のステップにおいて、複数の層のうちの１つの層が成長する毎に１つの層の膜厚を光学的な計測によって検出する。補正手段は、第４のサブステップにおいて、積層膜が目標積層数よりも少ない所定積層数だけ積層されたときの複数の層の各層における過剰膜厚の平均値を検出手段によって検出された各層の膜厚を用いて演算し、その演算した平均値を用いて各層の過剰膜厚を補正する。
【００３８】
好ましくは、検出手段は、第２のステップにおいて、任意の波長における薄膜の反射率の変化を計測して薄膜の膜厚を検出する。
【００３９】
好ましくは、供給手段は、第１のステップにおいて、バルブを開けることによって原料を反応容器へ供給する。停止手段は、第３のステップにおいて、バルブを閉じることによって原料の反応容器への供給を停止する。
【００４０】
好ましくは、薄膜は、第１の屈折率を有する第１の結晶半導体層と、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の結晶半導体層とを交互に目標周期数だけ積層した多層膜からなる。第１のステップは、供給手段が第１の結晶半導体層を結晶成長するための第１の原料を反応容器へ供給する第１のサブステップと、供給手段が第２の結晶半導体層を結晶成長するための第２の原料を反応容器へ供給する第２のサブステップと、供給手段が、第１の原料の反応容器への供給が停止されると第２の原料を反応容器へ供給する第３のサブステップと、供給手段が、第２の原料の反応容器への供給が停止されると第１の原料を反応容器へ供給する第４のサブステップとを含む。第２のステップは、検出手段が多層膜の結晶成長中の任意のタイミングで１つの第１の結晶半導体層の第１の膜厚を検出する第５のサブステップと、検出手段が任意のタイミングで１つの第２の結晶半導体層の第２の膜厚を検出する第６のサブステップとを含む。第３のステップは、演算手段が第１の結晶半導体層の目標膜厚である第１の目標膜厚から第１の結晶半導体層の過剰膜厚である第１の過剰膜厚を減算して制御上の第１の目標膜厚を演算する第７のサブステップと、演算手段が第２の結晶半導体層の目標膜厚である第２の目標膜厚から第２の結晶半導体層の過剰膜厚である第２の過剰膜厚を減算して制御上の第２の目標膜厚を演算する第８のサブステップと、生成手段が、検出された第１の膜厚が演算された制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成する第９のサブステップと、生成手段が、検出された第２の膜厚が演算された制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成する第１０のサブステップと、生成手段が、多層膜の周期数が目標周期数に達すると第３の停止信号を生成する第１１のサブステップと、停止手段が生成された第１の停止信号に応じて第１の原料の反応容器への供給を停止する第１２のサブステップと、停止手段が生成された第２の停止信号に応じて第２の原料の反応容器への供給を停止する第１３のサブステップと、停止手段が生成された第３の停止信号に応じて第１および第２の原料の反応容器への供給を停止する第１４のサブステップとを含む。
【００４１】
好ましくは、第７のサブステップは、補正手段が、検出された第１の膜厚を用いて任意のタイミングで第１の過剰膜厚を補正して第１の補正過剰膜厚を生成するステップと、演算手段が第１の目標膜厚から第１の補正過剰膜厚を減算して制御上の第１の目標膜厚を演算するステップとを含む。第８のサブステップは、補正手段が、検出された第２の膜厚を用いて任意のタイミングで第２の過剰膜厚を補正して第２の補正過剰膜厚を生成するステップと、演算手段が第２の目標膜厚から第２の補正過剰膜厚を減算して制御上の第２の目標膜厚を演算するステップとを含む。生成手段は、第９のサブステップにおいて、多層膜が所定周期数よりも多く積層されたときに検出された第１の膜厚が演算された制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成する。生成手段は、第１０のサブステップにおいて、多層膜が所定周期数よりも多く積層されたときに検出された第２の膜厚が演算された制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成する。
【００４２】
好ましくは、補正手段は、第１の補正過剰膜厚を生成するステップにおいて、多層膜が目標周期数だけ積層されたときの多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように第１の補正過剰膜厚を生成するとともに、第２の補正過剰膜厚を生成するステップにおいて、多層膜が目標周期数だけ積層されたときの多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように第２の補正過剰膜厚を生成する。
【００４３】
好ましくは、薄膜は、第１の屈折率を有する第１の結晶半導体層と、第１の屈折率と異なる第２の屈折率を有する第２の結晶半導体層とを交互に目標周期数だけ積層した多層膜からなる。第１のステップは、供給手段が第１の結晶半導体層を結晶成長するための第１の原料を反応容器へ供給する第１のサブステップと、供給手段が第２の結晶半導体層を結晶成長するための第２の原料を反応容器へ供給する第２のサブステップと、供給手段が、第１の原料の反応容器への供給が停止されると第２の原料を反応容器へ供給する第３のサブステップと、供給手段が、第２の原料の反応容器への供給が停止されると第１の原料を反応容器へ供給する第４のサブステップとを含む。検出手段は、第２のステップにおいて、多層膜が目標周期数よりも少ない所定周期数分だけ結晶成長したときの前記多層膜の途中膜厚を検出する。第３のステップは、演算手段が検出された途中膜厚に基づいて、多層膜が所定周期数分だけ結晶成長したときの第１の結晶半導体層の第１の膜厚の第１の平均値と第２の結晶半導体層の第２の膜厚の第２の平均値とを演算する第５のサブステップと、補正手段が、演算された第１の平均値を用いて第１の結晶半導体層の過剰膜厚である第１の過剰膜厚を補正して第１の補正過剰膜厚を演算する第６のサブステップと、補正手段が、演算された第２の平均値を用いて第２の結晶半導体層の過剰膜厚である第２の過剰膜厚を補正して第２の補正過剰膜厚を演算する第７のサブステップと、演算手段が第１の目標膜厚から第１の補正過剰膜厚を減算して制御上の第１の目標膜厚を演算する第８のサブステップと、演算手段が第２の目標膜厚から第２の補正過剰膜厚を減算して制御上の第２の目標膜厚を演算する第９のサブステップと、生成手段が、多層膜が所定周期数よりも多く結晶成長されたときに検出手段によって検出された第１の膜厚が演算された制御上の第１の目標膜厚に達すると第１の停止信号を生成する第１０のサブステップと、生成手段が、多層膜が所定周期数よりも多く結晶成長されたときに検出された第２の膜厚が演算された制御上の第２の目標膜厚に達すると第２の停止信号を生成する第１１のサブステップと、生成手段が、多層膜の周期数が目標周期数に達すると第３の停止信号を生成する第１２のサブステップと、停止手段が生成された第１の停止信号に応じて第１の原料の反応容器への供給を停止する第１３のサブステップと、停止手段が生成された第２の停止信号に応じて第２の原料の反応容器への供給を停止する第１４のサブステップと、停止手段が生成された第３の停止信号に応じて第１および第２の原料の反応容器への供給を停止する第１５のサブステップとを含む。
【００４４】
好ましくは、補正手段は、第６のサブステップにおいて、多層膜が目標周期数だけ積層されたときの多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように第１の補正過剰膜厚を演算するとともに、第７のサブステップにおいて、多層膜が目標周期数だけ積層されたときの多層膜の反射率のピーク波長が目標波長になるように第２の補正過剰膜厚を演算する。
【００４５】
好ましくは、第１および第２の結晶半導体層の各々は、化合物半導体からなる。
【００４６】
好ましくは、多層膜は、面発光レーザ素子の活性層の両側に配置される分布ブラッグ反射鏡を構成する。
【００４７】
好ましくは、薄膜は、検出手段による膜厚の検出限界以上の膜厚を有する第１の薄膜と、検出手段による膜厚の検出限界よりも薄い膜厚を有する第２の薄膜とを含む。検出手段は、第２のステップにおいて、薄膜に任意の波長を有する光を照射するとともに、照射した光の前記薄膜からの反射光を検出する。停止手段は、第３のステップにおいて、検出手段からの反射光の位相変化量が薄膜全体の目標膜厚に対応する目標位相変化量になると、停止信号を生成する。
【００４８】
好ましくは、第１の薄膜は、面発光レーザ素子の活性層の一方側に配置された第１の結晶半導体層と、活性層を中心にして第１の結晶半導体層の反対側に配置された第２の結晶半導体層とを含む。第２の薄膜は、各々が活性層に含まれる量子井戸層を構成する複数の第３の結晶半導体層と、各々が活性層に含まれる障壁層を構成する複数の第４の結晶半導体層とを含む。複数の第３の結晶半導体層は、複数の第４の結晶半導体層と交互に積層される。複数の第３および第４の結晶半導体層は、第１および第２の結晶半導体層間に配置される。
【００４９】
好ましくは、第１の結晶半導体層、第２の結晶半導体層、複数の第３の結晶半導体層および複数の第４の結晶半導体層の各々は、化合物半導体からなる。
【００５０】
さらに、この発明によれば、薄膜制御方法は、請求項１８から請求項３５のいずれか１項に記載の薄膜製造方法を用いて薄膜の膜厚を制御する薄膜制御方法である。
【発明の効果】
【００５１】
この発明においては、薄膜を成長するための原料ガスを停止した後に実際に成長する過剰膜厚を目標膜厚から減算した制御上の目標膜厚に、実際に成長した薄膜の膜厚が達した時点で原料ガスを停止して薄膜を製造する。
【００５２】
したがって、この発明によれば、目標膜厚を有する薄膜を製造できる。
【００５３】
また、この発明においては、薄膜を成長するための原料ガスを停止した後に実際に成長する過剰膜厚を目標膜厚から減算した制御上の目標膜厚に、実際に成長した薄膜の膜厚が達した時点で原料ガスを停止して薄膜の膜厚を制御する。
【００５４】
したがって、この発明によれば、成長する薄膜の膜厚を目標膜厚に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００５６】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。図１を参照して、実施の形態１による薄膜製造装置１００は、反応容器１０と、サセプター２０と、光源３０と、ハーフミラー４０と、検出器５０と、制御装置６０と、ガス供給源７１〜７４と、マスフローコントローラ（ＭＦＣ：Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）８１〜８４と、バルブ９１〜９４とを備える。
【００５７】
反応容器１０は、ガス供給口１１と、排気口１２と、光学ポート１３とを有する。反応容器１０は、横型の反応炉からなる。そして、ガス供給口１１は、反応容器１０の一方端側（紙面上左側）に配置され、排気口１２は、反応容器１０の他方端側（紙面上右側）に配置され、光学ポート１３は、反応容器１０の上部に配置される。
【００５８】
サセプター２０は、断面形状が直角三角形からなり、反応容器１０内に配置される。より具体的には、サセプター２０は、光源３０から出射された光がサセプター２０の斜面２０Ａに配置された基板９０に照射されるように配置される。
【００５９】
光源３０は、反応容器１０の外側に設けられる。ハーフミラー４０は、光源３０と光学ポート１３との間に設けられる。検出器５０は、反応容器１０の外側に設けられる。ＭＦＣ８１〜８４は、それぞれ、ガス供給源７１〜７４に対応して設けられる。バルブ９１〜９４は、それぞれ、ＭＦＣ８１〜８４に対応して設けられる。
【００６０】
ガス供給口１１は、ＭＦＣ８１〜８４の少なくとも１つから供給された原料を反応容器１０内に供給する。排気口１２は、反応容器１０内のガスを反応容器１０外へ排気する。光学ポート１３は、光源３０からの光を基板９０へ透過させるとともに、基板９０から反射された反射光をハーフミラー４０へ透過させる。
【００６１】
サセプター２０は、基板９０を支持する。光源３０は、制御装置６０から半導体層の結晶成長の開始を知らせる信号ＳＴを受けると、所定の波長を有する光を出射する。ハーフミラー４０は、光源３０からの光を基板９０へ透過するとともに、基板９０で反射された反射光を光学ポート１３を介して受け、その受けた反射光を検出器５０へ導く。
【００６２】
検出器５０は、反応容器１０内で結晶成長させる半導体層の組成、反応容器１０内の温度、反応容器１０内の圧力、および半導体層の目標膜厚からなるパラメータを制御装置６０から予め受け取って保持している。
【００６３】
また、検出器５０は、光源３０から所定の波長を有する光が基板９０に照射され、基板９０で反射されたときの反射光の強度変化と基板９０上に結晶成長された半導体層の膜厚との関係（＝ファブリペロ振動）を予め計算して保持している。
【００６４】
さらに、検出器５０は、原料ガスの反応容器１０内への供給が停止された後に反応容器１０内で実際に結晶成長される過剰膜厚Δｄを保持している。
【００６５】
さらに、検出器５０は、制御装置６０から信号ＳＴを受けると、ハーフミラー４０から受けた反射光の強度変化に基づいて、後述する方法によって、基板９０に結晶成長された半導体層の膜厚を検出する。そして、検出器５０は、反応容器１０内で結晶成長される半導体層の目標膜厚から過剰膜厚Δｄを減算して制御上の目標膜厚を演算し、検出した半導体層の膜厚が制御上の目標膜厚に到達すると、原料ガスを停止するための停止信号ＳＴＰを生成して制御装置６０へ出力する。
【００６６】
制御装置６０は、上述したパラメータを保持しており、その保持したパラメータを検出器５０へ転送する。
【００６７】
また、制御装置６０は、反応容器１０内で半導体層の結晶成長を開始するときＭＦＣ８１〜８４およびバルブ９１〜９４を制御する。より具体的には、制御装置６０は、信号ＦＬ１〜ＦＬ４を生成してそれぞれＭＦＣ８１〜８４へ出力し、ＭＦＣ８１〜８４によって流す原料ガスの流量を制御する。また、制御装置６０は、信号ＳＥ１〜ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１〜９４へ出力し、バルブ９１〜９４を開閉する。この場合、制御装置６０は、バルブ９１を開けるためのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥ１を生成してバルブ９１へ出力し、バルブ９１を閉じるためのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥ１を生成してバルブ９１へ出力する。制御装置６０は、バルブ９２〜９４を開閉するとき、同様にしてＨレベルまたはＬレベルの信号ＳＥ２〜ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９２〜９４へ出力する。そして、制御装置６０は、検出器５０から停止信号ＳＴＰを受けると、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１〜９４へ出力する。
【００６８】
さらに、制御装置６０は、反応容器１０内で半導体層の結晶成長を開始するとき、信号ＳＴを生成して光源３０および検出器５０へ出力する。
【００６９】
なお、図１においては、図示されていないが、制御装置６０は、基板９０の温度および反応容器１０内の圧力を制御可能になっている。
【００７０】
ガス供給源７１は、窒素ガス等のキャリアガスを保持する。ガス供給源７２は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を保持する。ガス供給源７３は、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を保持する。ガス供給源７３は、アルシン（ＡｓＨ３）を保持する。
【００７１】
ＭＦＣ８１は、制御装置６０からの信号ＦＬ１によって指定された流量を有するキャリアガスをバルブ９１を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８２は、制御装置６０からの信号ＦＬ２によって指定された流量を有するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をバルブ９２を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８３は、制御装置６０からの信号ＦＬ３によって指定された流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をバルブ９３を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８４は、制御装置６０からの信号ＦＬ４によって指定された流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をバルブ９４を介してガス供給口１１へ供給する。
【００７２】
バルブ９１〜９４は、それぞれ、制御装置６０からのＨレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４に応じて開き、制御装置６０からのＬレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４に応じて閉じる。
【００７３】
図２は、信号および半導体層の膜厚のタイミングチャートである。図２を参照して、ＡｌＡｓを目標膜厚だけ結晶成長するときの過剰膜厚Δｄについて説明する。タイミングｔ１でトリガー信号ＴＧ１が生成されると、バルブ９１，９２，９４が開かれ、キャリアガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）が反応容器１０内へ供給される。
【００７４】
そして、ＡｌＡｓの結晶成長がタイミング２で開始され、タイミングｔ２以降、ＡｌＡｓの膜厚が結晶成長したい膜厚になるタイミングｔ３になると、タイミングｔ３で原料ガスを停止するためのトリガー信号ＴＧ２が生成され、バルブ９１，９２，９４が閉じられる。その後、キャリアガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）の反応容器１０内への供給は、タイミングｔ４で停止される。
【００７５】
そうすると、バルブ９１，９２，９４が閉じられたタイミングｔ３から、時間Δｔが経過するタイミングｔ４までの間、ＡｌＡｓが実際に結晶成長する。この時間Δｔの間に結晶成長するＡｌＡｓの膜厚が過剰膜厚Δｄである。そして、この過剰膜厚Δｄは、予め実測され、検出器５０に保持される。
【００７６】
図３は、ファブリペロ振動の概念図である。図３において、縦軸は、反射光の反射率を表し、横軸は、半導体層の膜厚を表す。図３を参照して、基板９０からの反射光の反射率は、基板９０上に結晶成長された半導体層の膜厚に対して周期的に変化する。検出器５０は、半導体層の膜厚に対して周期的に変化する反射率Ｒを予め計算して保持している。
【００７７】
検出器５０は、ハーフミラー４０から反射光を受けると、その受けた反射光の強度を検出する。そして、検出器５０は、この反射光の強度の検出を所定のサンプリングタイミングで行ない、反射光の強度の変化を検出する。
【００７８】
そうすると、検出器５０は、その検出した反射光の強度の変化と図３に示す周期的に変化する反射率Ｒ（＝予め計算された反射率）とを比較し、反応容器１０内で結晶成長された半導体層の膜厚を検出する。
【００７９】
そして、検出器５０は、上述した方法によって検出した半導体層の膜厚が本来の目標膜厚よりも過剰膜厚Δｄだけ薄い制御上の目標膜厚に達すると、停止信号ＳＴＰを生成して制御装置６０へ出力する。
【００８０】
図４は、制御上の目標膜厚を決定する方法を説明するための概念図である。図４において、縦軸は、反射光の反射率を表し、横軸は、半導体層の膜厚を表す。また、図４において、白丸は、実測値であり、実線は、計算値である。
【００８１】
図４を参照して、実測値は、所定のサンプリングタイミングで検出される。実測値ｄｎ−１は、サンプリングタイミングｔｎ−１で検出され、実測値ｄｎは、サンプリングタイミングｔｎで検出され、実測値ｄｎ＋１は、サンプリングタイミングｔｎ＋１で検出される。
【００８２】
そして、制御上の目標膜厚が実測値ｄｎと実測値ｄｎ＋１との間に存在する場合、検出器５０は、半導体層の成長速度ＤをＤ＝（ｄｎ−ｄｎ−１）／（ｔｎ−ｔｎ−１）によって演算し、その演算した成長速度Ｄを用いて、ｔ＝ｔｎ＋（制御上の目標膜厚−ｄｎ）／Ｄを演算することにより、検出した半導体層の膜厚が制御上の目標膜厚に達するタイミングｔを検出する。
【００８３】
図５は、図１に示す薄膜製造装置１００における薄膜の製造方法を説明するためのフローチャートである。なお、図５においては、目標膜厚が１００ｎｍであり、過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓが０．５ｎｍであるＡｌＡｓの製造方法を説明する。
【００８４】
図５を参照して、一連の動作が開始されると、ＡｌＡｓの成長条件（ＡｌＡｓの組成、目標膜厚、反応容器１０内の圧力および反応容器１０内の温度等）が作成され、その作成された成長条件および過剰膜厚Δｄ（＝ΔｄＡｌＡｓ）が制御装置６０へ入力される（ステップＳ１）。
【００８５】
その後、制御装置６０は、成長条件および過剰膜厚Δｄを検出器５０へ転送する（ステップＳ２）。これによって、検出器５０は、目標膜厚が１００ｎｍであり、過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓが０．５ｎｍであるＡｌＡｓを反応容器１０内で結晶成長させることを認識し、予め保持しているＡｌＡｓの反射率の強度変化とＡｌＡｓの膜厚との関係を抽出する。そして、薄膜製造装置１００において、成長の準備が完了する（ステップＳ３）。
【００８６】
成長の準備が完了すると、制御装置６０は、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４を生成し、その生成した信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４をそれぞれバルブ９１，９２，９４へ出力する。また、制御装置６０は、所定の流量を有するキャリアガスを流すための信号ＦＬ１、所定の流量を有するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を流すための信号ＦＬ２、および所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）を流すための信号ＦＬ４を生成し、その生成した信号ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ４をそれぞれＭＦＣ８１，８２，８４へ出力する。
【００８７】
そして、バルブ９１，９２，９４は、それぞれ、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４に応じて開く。また、ＭＦＣ８１は、信号ＦＬ１に応じて所定の流量を有するキャリアガスをガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８２は、信号ＦＬ２に応じて所定の流量を有するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８４は、信号ＦＬ４に応じて所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をガス供給口１１へ供給する。
【００８８】
ガス供給口１１から反応容器１０内に供給されたトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、所定の温度に昇温された基板９０の表面で熱分解され、ＡｌＡｓが基板９０上で成長し始める。これによって、反応容器１０内でＡｌＡｓの結晶成長が開始される。さらに、制御装置６０は、信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４，ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ４の出力に伴って信号ＳＴを生成して光源３０および検出器５０へ出力する（ステップＳ４）。
【００８９】
光源３０は、制御装置６０からの信号ＳＴに応じて所定の波長を有する光を生成して出射する。そして、ハーフミラー４０は、光源３０からの光をそのまま透過し、光学ポート１３を介して基板９０に照射するとともに、基板９０からの反射光を検出して検出器５０へ導く。
【００９０】
検出器５０は、ハーフミラー４０から反射光を受けると、その受けた反射光の強度を検出し、その検出した反射光の強度に基づいて、上述した方法によって、ＡｌＡｓの膜厚を検出する（ステップＳ５）。
【００９１】
また、検出器５０は、制御装置６０から受けたＡｌＡｓの目標膜厚（＝１００ｎｍ）および過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓ（＝０．５ｎｍ）に基づいて、制御上の目標膜厚（＝１００−０．５＝９９．５ｎｍ）を演算する。
【００９２】
そして、検出器５０は、反射光の強度変化に基づいて検出したＡｌＡｓの膜厚が制御上の目標膜厚（＝９９．５ｎｍ）に到達すると、停止信号ＳＴＰを生成して制御装置６０へ出力する（ステップＳ６）。
【００９３】
そうすると、制御装置６０は、検出器５０からの停止信号ＳＴＰに応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１，９２，９４へ出力し、バルブ９１，９２，９４は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４に応じて閉じる。これによって、キャリアガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）の反応容器１０への供給が停止される（ステップＳ７）。キャリアガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）の反応容器１０への供給が停止れた後、反応容器１０内では、過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓ（＝０．５ｎｍ）を有するＡｌＡｓが結晶成長し、目標膜厚（＝１００ｎｍ）を有するＡｌＡｓが製造される。これによって、一連の動作は終了する。
【００９４】
上記においては、単層のＡｌＡｓを目標膜厚（＝１００ｎｍ）まで結晶成長させる場合について説明したが、実施の形態１においては、これに限らず、薄膜製造装置１００は、２層の半導体層を積層させる場合についても適用される。
【００９５】
面発光レーザ素子においては、屈折率が異なる２つの半導体層を交互に積層した分布ブラッグ反射器が用いられるが、薄膜製造装置１００は、この分布ブラッグ反射器を製造する場合にも用いられる。
【００９６】
分布ブラッグ反射器は、たとえば、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓを一対として３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］からなる。この場合、ＡｌＡｓの目標膜厚は、１１１ｎｍであり、ＧａＡｓの目標膜厚は、９５ｎｍである。また、ＡｌＡｓは、２．９０９の屈折率を有し、ＧａＡｓは、３．４１４の屈折率を有する。
【００９７】
薄膜製造装置１００を用いて３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を形成する場合、１層のＡｌＡｓを形成し、次に、１層のＧａＡｓを形成する。これを３５回繰り返すことによって３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を形成する。
【００９８】
この場合、制御装置６０は、ＡｌＡｓの成長条件（ＡｌＡｓの組成、目標膜厚、反応容器１０内の圧力および反応容器１０内の温度等）および過剰膜厚Δｄ（＝ΔｄＡｌＡｓ）と、ＧａＡｓの成長条件（ＧａＡｓの組成、目標膜厚、反応容器１０内の圧力および反応容器１０内の温度等）および過剰膜厚Δｄ（＝ΔｄＧａＡｓ）と、目標周期数（＝３５周期）とを検出器５０へ転送する。
【００９９】
また、検出器５０は、１層のＡｌＡｓの形成が終了すると停止信号ＳＴＰ１（停止信号ＳＴＰの一種）を生成して制御装置６０へ出力し、１層のＧａＡｓの形成が終了すると停止信号ＳＴＰ２（停止信号ＳＴＰの一種）を生成して制御装置６０へ出力し、周期数が目標周期数に到達すると、停止信号ＳＴＰ３（停止信号ＳＴＰの一種）を生成して制御装置６０へ出力する。
【０１００】
図６は、図１に示す薄膜製造装置１００における分布ブラッグ反射器の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【０１０１】
図６を参照して、一連の動作が開始されると、ＡｌＡｓの成長条件（ＡｌＡｓの組成、目標膜厚、反応容器１０内の圧力および反応容器１０内の温度等）およびＧａＡｓの成長条件（ＧａＡｓの組成、目標膜厚、反応容器１０内の圧力および反応容器１０内の温度等）が作成され、その作成された成長条件、過剰膜厚Δｄ（＝ΔｄＡｌＡｓ），Δｄ（＝ΔｄＧａＡｓ）および目標周期数（＝３５周期）が制御装置６０へ入力される（ステップＳ１１）。
【０１０２】
その後、制御装置６０は、ＡｌＡｓの成長条件、ＧａＡｓの成長条件、過剰膜厚Δｄ（＝ΔｄＡｌＡｓ），Δｄ（＝ΔｄＧａＡｓ）および目標周期数を検出器５０へ転送する（ステップＳ１２）。これによって、検出器５０は、目標膜厚（＝１１１ｎｍ）および過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓを有するＡｌＡｓと、目標膜厚（＝９５ｎｍ）および過剰膜厚ΔｄＧａＡｓを有するＧａＡｓとを一対として３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を反応容器１０内で結晶成長させることを認識し、予め保持している３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射率の強度変化と３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の膜厚との関係を抽出する。そして、薄膜製造装置１００において、成長の準備が完了する（ステップＳ１３）。
【０１０３】
成長の準備が完了すると、制御装置６０は、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４を生成し、その生成した信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４をそれぞれバルブ９１，９２，９４へ出力する。また、制御装置６０は、所定の流量を有するキャリアガスを流すための信号ＦＬ１、所定の流量を有するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を流すための信号ＦＬ２、および所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）を流すための信号ＦＬ４を生成し、その生成した信号ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ４をそれぞれＭＦＣ８１，８２，８４へ出力する。
【０１０４】
そして、バルブ９１，９２，９４は、それぞれ、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４に応じて開く。また、ＭＦＣ８１は、信号ＦＬ１に応じて所定の流量を有するキャリアガスをガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８２は、信号ＦＬ２に応じて所定の流量を有するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８４は、信号ＦＬ４に応じて所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をガス供給口１１へ供給する。
【０１０５】
ガス供給口１１から反応容器１０内に供給されたトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、所定の温度に昇温された基板９０の表面で熱分解され、ＡｌＡｓが基板９０上で成長し始める。これによって、反応容器１０内でＡｌＡｓの結晶成長が開始される。さらに、制御装置６０は、信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４，ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ４の出力に伴って信号ＳＴ１（信号ＳＴの一種）を生成して光源３０および検出器５０へ出力する（ステップＳ１４）。
【０１０６】
光源３０は、制御装置６０からの信号ＳＴ１に応じて所定の波長を有する光を生成して出射する。そして、ハーフミラー４０は、光源３０からの光をそのまま透過し、光学ポート１３を介して基板９０に照射するとともに、基板９０からの反射光を検出して検出器５０へ導く。
【０１０７】
検出器５０は、ハーフミラー４０から反射光を受けると、その受けた反射光の強度を検出し、その検出した反射光の強度に基づいて、上述した方法によって、ＡｌＡｓの膜厚を検出する（ステップＳ１５）。
【０１０８】
また、検出器５０は、制御装置６０から受けたＡｌＡｓの目標膜厚（＝１１１ｎｍ）および過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓに基づいて、制御上の目標膜厚（＝１１１ｎｍ−ΔｄＡｌＡｓ）を演算する。
【０１０９】
そして、検出器５０は、反射光の強度変化に基づいて検出したＡｌＡｓの膜厚が制御上の目標膜厚（＝１１１ｎｍ−ΔｄＡｌＡｓ）に到達すると、停止信号ＳＴＰ１を生成して制御装置６０へ出力する（ステップＳ１６）。
【０１１０】
そうすると、制御装置６０は、検出器５０からの停止信号ＳＴＰ１に応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１，９２，９４へ出力し、バルブ９１，９２，９４は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４に応じて閉じる。これによって、キャリアガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）の反応容器１０への供給が停止される（ステップＳ１７）。キャリアガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）の反応容器１０への供給が停止れた後、反応容器１０内では、過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓを有するＡｌＡｓが結晶成長し、目標膜厚（＝１１１ｎｍ）を有する１層のＡｌＡｓが製造される。
【０１１１】
その後、制御装置６０は、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４を生成し、その生成したＨレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４をそれぞれバルブ９１，９３，９４へ出力する。また、制御装置６０は、所定の流量を有するキャリアガスを流すための信号ＦＬ１、所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を流すための信号ＦＬ３、および所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）を流すための信号ＦＬ４を生成し、その生成した信号ＦＬ１，ＦＬ３，ＦＬ４をそれぞれＭＦＣ８１，８３，８４へ出力する。
【０１１２】
そして、バルブ９１，９３，９４は、それぞれ、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４に応じて開く。また、ＭＦＣ８１は、信号ＦＬ１に応じて所定の流量を有するキャリアガスをガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８３は、信号ＦＬ３に応じて所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８４は、信号ＦＬ４に応じて所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をガス供給口１１へ供給する。
【０１１３】
ガス供給口１１から反応容器１０内に供給されたトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、所定の温度に昇温された基板９０の表面で熱分解され、ＧａＡｓが基板９０上で成長し始める。これによって、反応容器１０内でＧａＡｓの結晶成長が開始される。さらに、制御装置６０は、信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４，ＦＬ１，ＦＬ３，ＦＬ４の出力に伴って信号ＳＴ２（信号ＳＴの一種）を生成して光源３０および検出器５０へ出力する（ステップＳ１８）。
【０１１４】
光源３０は、制御装置６０からの信号ＳＴ２に応じて所定の波長を有する光を生成して出射する。そして、ハーフミラー４０は、光源３０からの光をそのまま透過し、光学ポート１３を介して基板９０に照射するとともに、基板９０からの反射光を検出して検出器５０へ導く。
【０１１５】
検出器５０は、ハーフミラー４０から反射光を受けると、その受けた反射光の強度を検出し、その検出した反射光の強度に基づいて、上述した方法によって、ＧａＡｓの膜厚を検出する（ステップＳ１９）。
【０１１６】
また、検出器５０は、制御装置６０から受けたＧａＡｓの目標膜厚（＝９５ｎｍ）および過剰膜厚ΔｄＧａＡｓ）に基づいて、制御上の目標膜厚（＝９５ｎｍ−ΔｄＧａＡｓ）を演算する。
【０１１７】
そして、検出器５０は、反射光の強度変化に基づいて検出したＧａＡｓの膜厚が制御上の目標膜厚（＝９５ｎｍ−ΔｄＡｌＡｓ）に到達すると、停止信号ＳＴＰ２を生成して制御装置６０へ出力する（ステップＳ２０）。
【０１１８】
そうすると、制御装置６０は、検出器５０からの停止信号ＳＴＰ２に応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１，９３，９４へ出力し、バルブ９１，９３，９４は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４に応じて閉じる。これによって、キャリアガス、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）の反応容器１０への供給が停止される（ステップＳ２１）。キャリアガス、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）の反応容器１０への供給が停止れた後、反応容器１０内では、過剰膜厚ΔｄＧａＡｓを有するＧａＡｓが結晶成長し、目標膜厚（＝９５ｎｍ）を有する１層のＧａＡｓが製造される。
【０１１９】
その後、検出器５０は、周期数が目標周期数（＝３５周期）に到達したか否かを判定する（ステップＳ２２）。そして、周期数が目標周期数に到達していないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ１４へ戻り、ステップＳ２２において、周期数が目標周期数に到達したと判定されるまで、上述したステップＳ１４〜Ｓ２２が繰り返し実行される。
【０１２０】
そして、ステップＳ２２において、周期数が目標周期数に到達したと判定されると、検出器５０は、全ての原料ガスを停止するための停止信号ＳＴＰ３（停止信号ＳＴＰの一種）を生成して制御装置６０へ出力する（ステップＳ２３）。
【０１２１】
制御装置６０は、検出器５０からの停止信号ＳＴＰ３に応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１〜９４へ出力する。そして、バルブ９１〜９４は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４に応じて閉じる。これによって、全ての原料ガスが停止される（ステップＳ２４）。そして、一連の動作は終了する。
【０１２２】
このように、薄膜製造装置１００は、２つの半導体層を交互に積層して分布ブラッグ反射器を製造する場合にも、分布ブラッグ反射器を構成するＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を目標膜厚に設定して分布ブラッグ反射器を製造できる。
【０１２３】
１層のＡｌＡｓを形成する場合の過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓが０．５ｎｍであっても、分布ブラッグ反射器を形成する場合、３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層するので、分布ブラッグ反射器の全体では大きな誤差になり、１３００ｎｍ帯の面発光レーザ素子の発振波長では、その誤差が約６．５ｎｍとなってしまう。
【０１２４】
このように、面発光レーザ素子においては、このようなわずかな膜厚の誤差が無視できなくない特性の差となって現れ易い。
【０１２５】
上述した実施の形態１のように、目標膜厚から過剰膜厚Δｄを差し引いた膜厚を制御上の目標膜厚とし、反応容器１０内で結晶成長された半導体層の実測膜厚が制御上の目標膜厚に到達すると、原料ガスを停止するようにして各半導体層を結晶成長することによって、誤差の少ない分布ブラッグ反射器等の積層構造を製造できる。
【０１２６】
なお、実施の形態１においては、薄膜製造装置１００は、３種以上の半導体を積層してもよい。
【０１２７】
また、上記においては、化合物半導体層の結晶成長について説明したが、この発明においては、これに限らず、薄膜製造装置１００は、シリコン（Ｓｉ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）等の単一の元素からなる結晶半導体の製造にも適用され得る。
【０１２８】
さらに、上記においては、ＭＯＣＶＤ法による半導体層の結晶成長について説明したが、この発明においては、薄膜製造装置１００は、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法および蒸着法等の成膜方法にも適用され得る。
【０１２９】
さらに、成長する膜も、半導体に限らず、たとえば、誘電体等の膜であってもよい。
【０１３０】
［実施の形態２］
図７は、実施の形態２による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。図７を参照して、実施の形態２による薄膜製造装置１００Ａは、図１に示す薄膜製造装置１００の検出器５０および制御装置６０をそれぞれ検出器５０Ａおよび制御装置６０Ａに代えたものであり、その他は、薄膜製造装置１００と同じである。
【０１３１】
検出器５０Ａは、上述した方法によって、反応容器１０内で結晶成長された半導体層の膜厚を検出すると、その検出した膜厚を制御装置６０Ａへ出力する。また、検出器５０Ａは、過剰膜厚Δｄを補正した補正過剰膜厚Δｄ＿ｈを制御装置６０Ａから受けると、その受けた補正過剰膜厚Δｄ＿ｈに基づいて制御上の目標膜厚を演算し、上述した方法によって検出した半導体層の膜厚が制御上の目標膜厚（補正過剰膜厚Δｄ＿ｈを用いて演算された制御上の目標膜厚）に到達すると、停止信号ＳＴＰを生成して制御装置６０Ａへ出力する。検出器５０Ａは、その他、検出器５０と同じ機能を果たす。
【０１３２】
制御装置６０Ａは、検出器５０Ａから半導体層の膜厚を受けると、その受けた膜厚に基づいて、半導体層の過剰膜厚Δｄを補正し、その補正後の補正過剰膜厚Δｄ＿ｈを検出器５０Ａへ出力する。制御装置６０Ａは、その他、制御装置６０と同じ機能を果たす。
【０１３３】
このように、実施の形態２による薄膜製造装置１００Ａは、実際に結晶成長した半導体層の膜厚を用いて過剰膜厚Δｄを補正し、その補正した補正過剰膜厚Δｄ＿ｈを用いて制御上の目標膜厚を決定する構成を有する。
【０１３４】
このような構成を採用することにしたのは、次の理由による。一般に、薄膜の成長方法においては、成長条件は、同一でも、毎回の成長速度が完全に一致するとは限らないため、予め測定した過剰膜厚Δｄが誤差を含む場合がある。そのため、膜厚制御のための補正用のパラメータである過剰膜厚Δｄを結晶成長中に補正することにしたものである。
【０１３５】
以下、３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を結晶成長させる場合を例として過剰膜厚Δｄを補正しながら目標膜厚を有する半導体層を結晶成長する場合について説明する。この場合、ＡｌＡｓの目標膜厚は、１１１ｎｍであり、ＧａＡｓの目標膜厚は、９５ｎｍである。
【０１３６】
図８は、図７に示す薄膜製造装置１００Ａにおける分布ブラッグ反射器の製造方法を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、ＡｌＡｓの成長条件（ＡｌＡｓの組成、目標膜厚、反応容器１０内の圧力および反応容器１０内の温度等）およびＧａＡｓの成長条件（ＧａＡｓの組成、目標膜厚、反応容器１０内の圧力および反応容器１０内の温度等）が作成され、その作成された成長条件、過剰膜厚Δｄ（＝ΔｄＡｌＡｓ），Δｄ（＝ΔｄＧａＡｓ）および目標周期数（＝３５周期）が制御装置６０Ａへ入力される（ステップＳ３１）。
【０１３７】
その後、制御装置６０Ａは、ＡｌＡｓの成長条件、ＧａＡｓの成長条件、過剰膜厚Δｄ（＝ΔｄＡｌＡｓ），Δｄ（＝ΔｄＧａＡｓ）および目標周期数を検出器５０Ａへ転送する（ステップＳ３２）。これによって、検出器５０Ａは、目標膜厚（＝１１１ｎｍ）および過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓを有するＡｌＡｓと、目標膜厚（＝９５ｎｍ）および過剰膜厚ΔｄＧａＡｓを有するＧａＡｓとを一対として３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を反応容器１０内で結晶成長させることを認識し、予め保持している３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射率の強度変化と３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の膜厚との関係を抽出する。そして、薄膜製造装置１００Ａにおいて、成長の準備が完了する（ステップＳ３３）。
【０１３８】
成長の準備が完了すると、制御装置６０Ａは、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４を生成し、その生成した信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４をそれぞれバルブ９１，９２，９４へ出力する。また、制御装置６０Ａは、所定の流量を有するキャリアガスを流すための信号ＦＬ１、所定の流量を有するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を流すための信号ＦＬ２、および所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）を流すための信号ＦＬ４を生成し、その生成した信号ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ４をそれぞれＭＦＣ８１，８２，８４へ出力する。
【０１３９】
そして、バルブ９１，９２，９４は、それぞれ、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４に応じて開く。また、ＭＦＣ８１は、信号ＦＬ１に応じて所定の流量を有するキャリアガスをガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８２は、信号ＦＬ２に応じて所定の流量を有するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８４は、信号ＦＬ４に応じて所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をガス供給口１１へ供給する。
【０１４０】
ガス供給口１１から反応容器１０内に供給されたトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、所定の温度に昇温された基板９０の表面で熱分解され、ＡｌＡｓが基板９０上で成長し始める。これによって、反応容器１０内でＡｌＡｓの結晶成長が開始される。さらに、制御装置６０Ａは、信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４，ＦＬ１，ＦＬ２，ＦＬ４の出力に伴って信号ＳＴ１（信号ＳＴの一種）を生成して光源３０および検出器５０Ａへ出力する（ステップＳ３４）。
【０１４１】
光源３０は、制御装置６０Ａからの信号ＳＴ１に応じて所定の波長を有する光を生成して出射する。そして、ハーフミラー４０は、光源３０からの光をそのまま透過し、光学ポート１３を介して基板９０に照射するとともに、基板９０からの反射光を検出して検出器５０Ａへ導く。
【０１４２】
検出器５０Ａは、ハーフミラー４０から反射光を受けると、その受けた反射光の強度を検出し、その検出した反射光の強度に基づいて、上述した方法によって、ＡｌＡｓの膜厚を検出する（ステップＳ３５）。
【０１４３】
また、検出器５０Ａは、制御装置６０Ａから受けたＡｌＡｓの目標膜厚（＝１１１ｎｍ）および過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓに基づいて、制御上の目標膜厚（＝１１１ｎｍ−ΔｄＡｌＡｓ）を演算する。この場合に用いられる過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓは、予め実測された膜厚である。
【０１４４】
そして、検出器５０Ａは、反射光の強度変化に基づいて検出したＡｌＡｓの膜厚が制御上の目標膜厚（＝１１１ｎｍ−ΔｄＡｌＡｓ）に到達すると、停止信号ＳＴＰ１を生成して制御装置６０Ａへ出力する（ステップＳ３６）。
【０１４５】
そうすると、制御装置６０Ａは、検出器５０Ａからの停止信号ＳＴＰ１に応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１，９２，９４へ出力し、バルブ９１，９２，９４は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ２，ＳＥ４に応じて閉じる。これによって、キャリアガス、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）の反応容器１０への供給が停止される（ステップＳ３７）。
【０１４６】
その後、検出器５０Ａは、上述した方法によって、ＡｌＡｓの膜厚ｄ１を検出し、その検出した膜厚ｄ１を保持する。
【０１４７】
そして、検出器５０Ａは、結晶成長を中断するか否かを判定する（ステップＳ３８）。ステップＳ３８において、結晶成長を中断しないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ３４へ戻り、上述したステップＳ３４〜ステップＳ３８が繰り返し実行される。
【０１４８】
そして、ＡｌＡｓの結晶成長が終了した後に、ステップＳ３４〜ステップＳ３８が実行される場合、ステップＳ３４〜ステップＳ３６において、ＧａＡｓの結晶成長が行なわれ、ＧａＡｓの結晶成長が終了した後に、ステップＳ３４〜ステップＳ３８が実行される場合、ステップＳ３４〜ステップＳ３６において、ＡｌＡｓの結晶成長が行なわれる。
【０１４９】
ＡｌＡｓの結晶成長が終了した後に、ステップＳ３４〜ステップＳ３８が実行される場合の詳細な動作について説明する。
【０１５０】
ステップＳ３８の“ＮＯ”の後、制御装置６０Ａは、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４を生成し、その生成したＨレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４をそれぞれバルブ９１，９３，９４へ出力する。また、制御装置６０Ａは、所定の流量を有するキャリアガスを流すための信号ＦＬ１、所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を流すための信号ＦＬ３、および所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）を流すための信号ＦＬ４を生成し、その生成した信号ＦＬ１，ＦＬ３，ＦＬ４をそれぞれＭＦＣ８１，８３，８４へ出力する。
【０１５１】
そして、バルブ９１，９３，９４は、それぞれ、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４に応じて開く。また、ＭＦＣ８１は、信号ＦＬ１に応じて所定の流量を有するキャリアガスをガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８３は、信号ＦＬ３に応じて所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８４は、信号ＦＬ４に応じて所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をガス供給口１１へ供給する。
【０１５２】
ガス供給口１１から反応容器１０内に供給されたトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、所定の温度に昇温された基板９０の表面で熱分解され、ＧａＡｓが基板９０上で成長し始める。これによって、反応容器１０内でＧａＡｓの結晶成長が開始される。さらに、制御装置６０Ａは、信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４，ＦＬ１，ＦＬ３，ＦＬ４の出力に伴って信号ＳＴ２（信号ＳＴの一種）を生成して光源３０および検出器５０Ａへ出力する（ステップＳ３４）。
【０１５３】
光源３０は、制御装置６０Ａからの信号ＳＴ２に応じて所定の波長を有する光を生成して出射する。そして、ハーフミラー４０は、光源３０からの光をそのまま透過し、光学ポート１３を介して基板９０に照射するとともに、基板９０からの反射光を検出して検出器５０Ａへ導く。
【０１５４】
検出器５０Ａは、ハーフミラー４０から反射光を受けると、その受けた反射光の強度を検出し、その検出した反射光の強度に基づいて、上述した方法によって、ＧａＡｓの膜厚を検出する（ステップＳ３５）。
【０１５５】
また、検出器５０Ａは、制御装置６０Ａから受けたＧａＡｓの目標膜厚（＝９５ｎｍ）および過剰膜厚ΔｄＧａＡｓに基づいて、制御上の目標膜厚（＝９５ｎｍ−ΔｄＧａＡｓ）を演算する。この場合に用いられる過剰膜厚ΔｄＧａＡｓも、予め実測された膜厚である。
【０１５６】
そして、検出器５０Ａは、反射光の強度変化に基づいて検出したＧａＡｓの膜厚が制御上の目標膜厚（＝９５ｎｍ−ΔｄＡｌＡｓ）に到達すると、停止信号ＳＴＰ２を生成して制御装置６０Ａへ出力する（ステップＳ３６）。
【０１５７】
そうすると、制御装置６０Ａは、検出器５０Ａからの停止信号ＳＴＰ２に応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１，９３，９４へ出力し、バルブ９１，９３，９４は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４に応じて閉じる。これによって、キャリアガス、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）の反応容器１０への供給が停止される（ステップＳ３７）。
【０１５８】
その後、検出器５０Ａは、上述した方法によって、ＧａＡｓの膜厚ｄ２を検出し、その検出した膜厚ｄ２を保持する。
【０１５９】
一方、ステップＳ３８において、結晶成長を中断すると判定された場合、制御装置６０Ａは、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１〜９４へ出力し、全ての原料ガスを停止する。そして、検出器５０Ａは、前回の結晶成長の中断から今回の結晶成長の中断までの間に成長した各層（ＡｌＡｓ層およびＧａＡｓ層の各々）の膜厚、組成および成長温度を解析する。そして、検出器５０Ａは、その解析した各層（ＡｌＡｓ層およびＧａＡｓ層の各々）の膜厚、組成および成長温度からなるデータを制御装置６０Ａへ転送する（ステップＳ３９）。なお、検出器５０Ａは、１層のＡｌＡｓの結晶成長が終了する毎にＡｌＡｓの膜厚ｄ１を検出して保持し、１層のＧａＡｓの結晶成長が終了する毎にＧａＡｓの膜厚ｄ２を検出して保持しているので、前回の結晶成長の中断から今回の結晶成長の中断までの間に成長した各層（ＡｌＡｓ層およびＧａＡｓ層の各々）の膜厚を容易に解析できる。
【０１６０】
その後、制御装置６０Ａは、検出器５０Ａから受けたデータ（＝各層（ＡｌＡｓ層およびＧａＡｓ層の各々）の膜厚、組成および成長温度）に基づいて、各層の膜厚の目標膜厚からのずれ量を計算する（ステップＳ４０）。より具体的には、検出器５０Ａは、１層のＡｌＡｓの結晶成長後に実測したＡｌＡｓの膜厚ｄ１が１１１．５ｎｍであるとき、ＡｌＡｓの膜厚の目標膜厚からのずれ量を１１１−１１１．５＝−０．５ｎｍと計算する。また、検出器５０Ａは、１層のＧａＡｓの結晶成長後に実測したＧａＡｓの膜厚ｄ２が９５．６ｎｍであるとき、ＧａＡｓの膜厚の目標膜厚からのずれ量を９５−９５．６＝−０．６ｎｍと計算する。
【０１６１】
そして、制御装置６０Ａは、膜厚のずれ量を計算すると、過剰膜厚Δｄの補正を行なうか否かを判定する（ステップＳ４１）。この場合、制御装置６０Ａは、各層の膜厚が目標膜厚からずれている場合、過剰膜厚Δｄの補正を行なうと判定し、各層の膜厚が目標膜厚に略一致している場合、過剰膜厚Δｄの補正を行なわないと判定する。
【０１６２】
ステップＳ４１において、過剰膜厚Δｄの補正を行なわないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ３４へ戻る。
【０１６３】
一方、ステップＳ４１において、過剰膜厚Δｄの補正を行なうと判定されたとき、制御装置６０Ａは、制御上の目標膜厚を再度計算する。より具体的には、制御装置６０Ａは、ＡｌＡｓの膜厚の目標膜厚からのずれ量が−０．５ｎｍであったので、現在の制御上の目標膜厚（＝１１１−ΔｄＡｌＡｓ）にずれ量（＝−０．５ｎｍ）を加算して、新しい制御上の目標膜厚（＝１１１−ΔｄＡｌＡｓ−０．５ｎｍ）を計算する。また、制御装置６０Ａは、ＧａＡｓの膜厚の目標膜厚からのずれ量が−０．６ｎｍであったので、現在の制御上の目標膜厚（＝９５−ΔｄＧａＡｓ）にずれ量（＝−０．６ｎｍ）を加算して、新しい制御上の目標膜厚（＝９５−ΔｄＧａＡｓ−０．６ｎｍ）を計算する。
【０１６４】
なお、新しい制御上の目標膜厚（＝１１１−ΔｄＡｌＡｓ−０．５ｎｍ）を計算することは、ＡｌＡｓの過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓをΔｄＡｌＡｓからΔｄＡｌＡｓ＋０．５ｎｍに補正することに相当し、新しい制御上の目標膜厚（＝９５−ΔｄＧａＡｓ−０．６ｎｍ）を計算することは、ＧａＡｓの過剰膜厚ΔｄＧａＡｓをΔｄＧａＡｓからΔｄＧａＡｓ＋０．６ｎｍに補正することに相当する。
【０１６５】
そして、制御装置６０Ａは、新しい制御上の目標膜厚を計算すると、その計算した制御上の目標膜厚を検出器５０Ａへ転送する（ステップＳ４２）。
【０１６６】
その後、検出器５０Ａは、新しい制御上の目標膜厚を制御装置６０Ａから受けると、周期数が目標周期数（＝３５周期）に到達したか否かを判定する（ステップＳ４３）。そして、周期数が目標周期数に到達していないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ３４へ戻り、ステップＳ４３において、周期数が目標周期数に到達したと判定されるまで、上述したステップＳ３４〜Ｓ４３が繰り返し実行される。
【０１６７】
そして、ステップＳ４３において、周期数が目標周期数に到達したと判定されると、検出器５０Ａは、全ての原料ガスを停止するための停止信号ＳＴＰ３（停止信号ＳＴＰの一種）を生成して制御装置６０Ａへ出力し、制御装置６０Ａは、検出器５０Ａからの停止信号ＳＴＰ３に応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１〜９４へ出力する。そして、バルブ９１〜９４は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４に応じて閉じる。これによって、全ての原料ガスが停止される（ステップＳ４４）。そして、一連の動作は終了する。
【０１６８】
なお、一連の動作がステップＳ４２を経由してステップＳ３４へ戻った場合、ステップＳ３４〜ステップＳ３７においては、補正後の制御上の目標膜厚（＝補正後の過剰膜厚）を用いて、ＡｌＡｓまたはＧａＡｓが目標膜厚を有するようにＡｌＡｓまたはＧａＡｓの結晶成長が行なわれる。
【０１６９】
また、ステップＳ３８において、結晶成長を中断するとの判定は、任意のタイミングで行なわれる。たとえば、結晶成長を中断するとの判定は、１層のＡｌＡｓまたは１層のＧａＡｓの結晶成長が終了したとき、またはＡｌＡｓ／ＧａＡｓの対が数周期積層されたときである。
【０１７０】
１層のＡｌＡｓまたは１層のＧａＡｓの結晶成長が終了したときに結晶成長が中断された場合、制御上の目標膜厚の補正（過剰膜厚Δｄの補正）は、１層のＡｌＡｓまたは１層のＧａＡｓの結晶成長が終了するごとに行なわれることになる。
【０１７１】
また、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓの対が数周期積層されたときに結晶成長が中断された場合、制御上の目標膜厚の補正（過剰膜厚Δｄの補正）は、数周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］が積層されるごとに行なわれることになる。この場合、各層の膜厚の目標膜厚からのずれ量は、数層分の膜厚の平均値を計算し、その計算した平均値と目標膜厚とを用いて求めるようにしてもよい。
【０１７２】
上述したように、実施の形態２においては、実測した半導体層の膜厚に基づいて過剰膜厚を補正し、その補正後の補正過剰膜厚を用いて各層が目標膜厚を有するように結晶成長を行なうので、目標膜厚からのすれ量をさらに小さくして半導体層を結晶成長できる。
【０１７３】
なお、上記においては、２層の半導体層を結晶成長させる場合について説明したが、実施の形態２においては、これに限らず、この発明は、１層の半導体層および３層の半導体層を結晶成長させる場合にも適用される。
【０１７４】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１７５】
［実施の形態３］
図９は、実施の形態３による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。図９を参照して、実施の形態３による薄膜製造装置１００Ｂは、図７に示す薄膜製造装置１００Ａの制御装置６０Ａを制御装置６０Ｂに代えたものであり、その他は、薄膜製造装置１００Ａと同じである。
【０１７６】
制御装置６０Ｂは、検出器５０Ａが検出した半導体層の膜厚を用いて、反応容器１０内で結晶成長された半導体層の反射帯域を演算する。そして、制御装置６０Ｂは、その演算した反射帯域の中心値が本来の目標値になるように制御上の目標膜厚の補正（＝過剰膜厚Δｄの補正）を行なう。制御装置６０Ｂは、その他、制御装置６０Ａと同じ機能を果たす。
【０１７７】
このように、実施の形態３による薄膜製造装置１００Ｂは、実際に結晶成長した半導体層の反射帯域の中心値が本来の目標値になるように過剰膜厚Δｄを補正し、その補正した補正過剰膜厚Δｄ＿ｈを用いて制御上の目標膜厚を決定する構成を有する。
【０１７８】
このような構成を採用することにしたのは、次の理由による。分布ブラッグ反射器を構成するＡｌＡｓ／ＧａＡｓの一層当たりの膜厚は、数十ｎｍ程度と薄いため、検出器５０ＡによってリアルタイムにＡｌＡｓまたはＧａＡｓの膜厚を検出しようとした場合、サンプリング回数が少なくなりやすく、膜厚を正確に検出することが困難である場合もある。そのため、実測した膜厚に基づいて過剰膜厚Δｄを補正しながらＡｌＡｓまたはＧａＡｓを結晶成長したとしても、各層の成長後の膜厚が目標膜厚に完全に一致しない可能性がある。そこで、実際に結晶成長した半導体層の反射帯域の中心値が本来の目標値になるように過剰膜厚Δｄを補正し、その補正した補正過剰膜厚Δｄ＿ｈを用いて制御上の目標膜厚を決定する構成を採用することにしたものである。
【０１７９】
以下、３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を結晶成長させる場合を例として過剰膜厚Δｄを補正しながら目標膜厚を有する半導体層を結晶成長する場合について説明する。この場合、ＡｌＡｓの目標膜厚は、１１１．７ｎｍであり、ＧａＡｓの目標膜厚は、９５．２ｎｍである。そして、この３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射帯域の中心波長は、１３００ｎｍである。
【０１８０】
図１０は、反射率スペクトルを示す図である。図１０において、縦軸は、反射率を表し、横軸は、波長を表す。また、曲線ｋ１は、反射帯域の中心波長が１２９０ｎｍである場合の反射率スペクトルを示し、曲線ｋ２は、反射帯域の中心波長が１３００ｎｍである場合の反射率スペクトルを示す。
【０１８１】
制御装置６０Ｂは、たとえば、１５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］が反応容器１０内で結晶成長されたときのＡｌＡｓ（またはＧａＡｓ）の膜厚に基づいて、反射率スペクトルを計算する。その結果、計算した反射率スペクトルが曲線ｋ１で示される反射率スペクトルになったとする。
【０１８２】
反射帯域の中心波長は、反射率が最も高いときの波長であり、［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の積層構造からなる分布ブラッグ反射器において、反射率が最も高くなるときの１層当たりのＡｌＡｓまたはＧａＡｓの膜厚ｄは、λＭＡＸ＝４ｎｄとなる。なお、ｎは、ＡｌＡｓまたはＧａＡｓの屈折率である。
【０１８３】
制御装置６０Ｂは、計算した反射率スペクトルにおいて、反射率が最も高くなるときの波長が本来の波長（＝１３００ｎｍ）からずれている場合、λＭＡＸ＝４ｎｄを用いて、反射率が最も高くなるときの波長が本来の波長（＝１３００ｎｍ）になるときのＡｌＡｓまたはＧａＡｓの膜厚ｄを計算する。
【０１８４】
そして、制御装置６０Ｂは、その計算した膜厚ｄを有するＡｌＡｓまたはＧａＡｓが結晶成長されるように過剰膜厚Δｄを補正する。すなわち、制御装置６０Ｂは、３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射帯域の中心波長が本来の中心波長（＝１３００ｎｍ）になるように過剰膜厚Δｄを補正する。
【０１８５】
図１１は、図９に示す薄膜製造装置１００Ｂにおける分布ブラッグ反射器の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１１に示すフローチャートは、図８に示すフローチャートのステップＳ４１とステップＳ４２との間にステップＳ４１Ａ，Ｓ４２Ａを挿入したものであり、その他は、図８に示すフローチャートと同じである。
【０１８６】
なお、図１１に示すフローチャートが実行される場合、１５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］が積層されると、ステップＳ３８において結晶成長を中止すると判定される。
【０１８７】
図１１を参照して、ステップＳ４１において、過剰膜厚Δｄの補正を行なうと判定されたとき、制御装置６０Ｂは、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）の反射率を補償するための残りの分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成するためのＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を計算する（ステップＳ４１Ａ）。
【０１８８】
すなわち、ステップＳ３８においては、１５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］が積層されたときに結晶成長が中断されているので、制御装置６０Ｂは、残りの２０周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層するときのＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を計算する。
【０１８９】
１５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］が積層されたときのＡｌＡｓの１５周期分の平均膜厚は、１１０．８ｎｍであり、ＧａＡｓの１５周期分の平均膜厚は、９４．４ｎｍであったとする。
【０１９０】
制御装置６０Ｂは、ステップＳ３９において検出器５０Ａから受けたデータ（各層（ＡｌＡｓ層およびＧａＡｓ層の各々）の膜厚、組成および成長温度）に含まれるＡｌＡｓおよびＧａＡｓの１５周期分の膜厚を検出して、ＡｌＡｓの１５周期分の平均膜厚（＝１１０．８ｎｍ）と、ＧａＡｓの１５周期分の平均膜厚（＝９４．４ｎｍ）とを演算する。
【０１９１】
そして、制御装置６０Ｂは、その演算したＡｌＡｓの平均膜厚（＝１１０．８ｎｍ）と、ＧａＡｓの平均膜厚（＝９４．４ｎｍ）とを用いて反射率スペクトル（図１０の曲線ｋ１参照）を計算し、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）の反射帯域の中心波長が１２９０ｎｍであることを検出する。
【０１９２】
この１２９０ｎｍの中心波長は、本来の中心波長である１３００ｎｍとずれているので、制御装置６０Ｂは、残りの２０周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層し、３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を形成した場合の分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）の反射帯域の中心波長が１３００ｎｍになるようにＡｌＡｓおよびＧａＡｓの各層の膜厚を計算する。
【０１９３】
より具体的には、既に結晶成長した１５周期の膜厚に対して残り２０周期のＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚（光学長）をパラメータにして３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を結晶成長したときの反射率スペクトルを計算する。材料、組成および膜厚が決まれば、この反射率スペクトルを一意に計算可能である。そして、計算した反射率スペクトルに基づいて中心波長を求め、その求めた中心波長が１３００ｎｍからずれていれば、そのずれ方向に応じて、ＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚（光学長）をそれぞれがある特定波長において同じλ／４の光学長を保つように、少しづつずらせ、中心波長が１３００ｎｍになるようにＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を決定する。つまり、中心波長が１３００ｎｍよりも短い波長にずれていれば、ＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を厚くしていき、中心波長が１３００ｎｍよりも長い波長にずれていれば、ＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を薄くしていき、中心波長が１３００ｎｍになるようにＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を決定する。
【０１９４】
このような方法によって求めたＡｌＡｓの膜厚ｘ１（＝残りの２０周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層するときのＡｌＡｓの膜厚）は、１１２．３ｎｍであり、ＧａＡｓの膜厚ｘ２（＝残りの２０周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層するときのＧａＡｓの膜厚）は、９５．８ｎｍである。
【０１９５】
このようにして、制御装置６０Ｂは、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）の反射率を補償するための残りの分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成するためのＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を計算する（ステップＳ４１Ａ）。
【０１９６】
その後、制御装置６０Ｂは、制御上の目標膜厚を変更するか否かを判定する（ステップＳ４２Ａ）。この場合、制御装置６０Ｂは、ＡｌＡｓおよびＧａＡｓの１５周期分の平均膜厚を用いて計算した反射率スペクトルの反射帯域の中心波長が本来の中心波長（＝１３００ｎｍ）からずれていれば、制御上の目標膜厚を変更すると判定し、ＡｌＡｓおよびＧａＡｓの１５周期分の平均膜厚を用いて計算した反射率スペクトルの反射帯域の中心波長が本来の中心波長（＝１３００ｎｍ）に略一致していれば、制御上の目標膜厚を変更しないと判定する。
【０１９７】
ステップＳ４２Ａにおいて、制御上の目標膜厚を変更しないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ３４へ戻る。
【０１９８】
一方、ステップＳ４２Ａにおいて、制御上の目標膜厚を変更すると判定されたとき、一連の動作は、上述したステップＳ４２へ移行する。
【０１９９】
この場合、ステップＳ４２において、制御装置６０Ｂは、ステップＳ４１Ａにおいて計算したＡｌＡｓの膜厚（＝１１２．３ｎｍ）およびＧａＡｓの膜厚（＝９５．８ｎｍ）を用いて、ＡｌＡｓの新たな制御上の目標膜厚を１１２．３ｎｍ−ΔｄＡｌＡｓと計算し、ＧａＡｓの新たな制御上の目標膜厚を９５．８ｎｍ−ΔｄＧａＡｓと計算する。
【０２００】
したがって、一連の動作がステップＳ４２を経由してステップＳ３４へ戻った場合、新たな制御上の目標膜厚を用いてＡｌＡｓまたはＧａＡｓの結晶成長が行なわれる。
【０２０１】
なお、ＡｌＡｓの新たな制御上の目標膜厚を１１２．３ｎｍ−ΔｄＡｌＡｓと計算することは、ＡｌＡｓの過剰膜厚ΔｄＡｌＡｓをΔｄＡｌＡｓからΔｄＡｌＡｓ−１．５ｎｍに補正することに相当し、ＧａＡｓの新たな制御上の目標膜厚を９５．８ｎｍ−ΔｄＧａＡｓと計算することは、ＧａＡｓの過剰膜厚ΔｄＧａＡｓをΔｄＧａＡｓからΔｄＧａＡｓ−０．８ｎｍに補正することに相当する。
【０２０２】
上述したように、実施の形態３によれば、薄膜製造装置１００Ｂは、実際に結晶成長した半導体層の反射帯域の中心値が本来の目標値になるように過剰膜厚Δｄを補正し、その補正した補正過剰膜厚Δｄ＿ｈを用いて制御上の目標膜厚を決定するので、実測した１層当たりの膜厚を用いて過剰膜厚Δｄを補正する場合よりも、誤差を少なくして過剰膜厚Δｄを補正でき、最終的に所望の特性を有する積層構造体（分布ブラッグ反射器）を製造できる。
【０２０３】
なお、上記においては、１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層した時点で結晶成長を中断すると説明したが、この発明においては、これに限らず、これ以外の周期数分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層した時点で結晶成長を中断するようにしてもよい。
【０２０４】
また、実施の形態３においては、薄膜製造装置１００Ｂは、３種以上の半導体層を積層する場合に、上述した方法によって３種以上の半導体層を積層してもよく、１種の半導体層を結晶成長する場合に、上述した方法によって１種の半導体層を結晶成長してもよい。
【０２０５】
［実施の形態４］
図１２は、実施の形態４による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。図１２を参照して、実施の形態４による薄膜製造装置１００Ｃは、図９に示す薄膜製造装置１００Ｂの光源３０を光源３０Ａに代え、検出器５０Ａを検出器５０Ｂに代え、制御装置６０Ｂを制御装置６０Ｃに代えたものであり、その他は、薄膜製造装置１００Ｂと同じである。
【０２０６】
光源３０Ａは、検出器５０Ｂからの中断信号ＢＲＫに応じて、所定の波長範囲において波長を順次変えた光を出射する。
【０２０７】
検出器５０Ｂは、反応容器１０内における結晶成長時間が結晶成長を中断する時間に到達すると、中断信号ＢＲＫを生成して光源３０Ａおよび制御装置６０Ｃへ出力する。また、検出器５０Ｂは、光源３０Ａから出射され、基板９０によって反射された反射光をハーフミラー４０から受け、その受けた反射光の強度を検出して反応容器１０内で結晶成長された半導体層の反射率スペクトルを検出する。そして、検出器５０Ｂは、その検出した反射率スペクトルを制御装置６０Ｃへ出力する。
【０２０８】
検出器５０Ｂは、その他、検出器５０Ａと同じ機能を果たす。
【０２０９】
制御装置６０Ｃは、検出器５０Ｂから受けた反射率スペクトルに基づいて、反応容器１０内で結晶成長された半導体層の膜厚を計算する。この場合、制御装置６０Ｃは、半導体層の膜厚をパラメータとして用いて計算した反射率スペクトルと、検出器５０Ｂによって実測された反射率スペクトルとの誤差が最小二乗法で最小となるように半導体層の膜厚を演算する。そして、制御装置６０Ｃは、その演算した半導体層の膜厚を用いて反射帯域の中心波長を演算し、その演算した中心波長が本来の中心波長からずれている場合、実施の形態３と同じ方法によって、中断後の結晶成長における制御上の目標膜厚を決定する。
【０２１０】
さらに、制御装置６０Ｃは、中断信号ＢＲＫに応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１〜９４へ出力し、全ての原料ガスを停止する。
【０２１１】
制御装置６０Ｃは、その他、制御装置６０Ｂと同じ機能を果たす。
【０２１２】
実施の形態３においては、反応容器１０内で結晶成長された［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の膜厚が１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の膜厚に到達すると、結晶成長を中断したが、この実施の形態４においては、反応容器１０内における［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の結晶成長時間が１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］が結晶成長する時間に到達すると、結晶成長を中断する。
【０２１３】
したがって、検出器５０Ｂは、ＡｌＡｓの成長速度およびＧａＡｓの成長速度に基づいて、１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の結晶成長時間を計算する。そして、検出器５０Ｂは、タイマーを内蔵しており、結晶成長の開始とともに、時間を計測し、その計測した時間が計算した結晶成長時間に達すると、中断信号ＢＲＫを生成して制御装置６０Ｃへ出力する。
【０２１４】
このように、１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］が結晶成長する時間に達すると、結晶成長を中断するのは、次の理由による。
【０２１５】
反応容器１０内で結晶成長された半導体層の膜厚を検出して膜厚を制御すると、反応容器１０内で結晶成長される半導体層の膜厚が非常に薄い層を間に含んでいる場合、全ての層の膜厚を正確に検出できず、実測した膜厚に基づく膜厚の制御を行なうことが困難な場合もある。そこで、１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の結晶成長時間を予め求め、反応容器１０内における結晶成長時間が１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の結晶成長時間に到達すると、結晶成長を中断することにしたものである。
【０２１６】
図１３は、図１２に示す薄膜製造装置１００Ｃにおける分布ブラッグ反射器の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１３に示すフローチャートは、図１１に示すフローチャートのステップＳ３５をステップＳ３５Ａに代え、ステップＳ３６をステップＳ３６Ａに代え、ステップＳ４１ＡをステップＳ４１Ｂに代えたものであり、その他は、図１１に示すフローチャートと同じである。
【０２１７】
図１３を参照して、上述したステップＳ３４の後、検出器５０Ｂは、反応容器１０内における結晶成長時間が１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の結晶成長時間に到達したことを検出する（ステップＳ３５Ａ）。そして、検出器５０Ｂは、中断信号ＢＲＫを生成して光源３０Ａおよび制御装置６０Ｃへ出力する。
【０２１８】
制御装置６０Ｃは、中断信号ＢＲＫに応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１〜９４へ出力し、原料ガスを停止する。これによって、反応容器１０内における結晶成長が中断される。
【０２１９】
一方、光源３０Ａは、中断信号ＢＲＫに応じて、１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲で波長が連続的に変化する光をハーフミラー４０を介して基板９０に照射する。そして、検出器５０Ｂは、基板９０によって反射された反射光の強度を検出して１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射率スペクトルを検出する。これによって、光学モニター計測が行なわれる（ステップＳ３６Ａ）。そして、検出器５０Ｂは、その検出した反射率スペクトルを制御装置６０Ｃへ出力する。
【０２２０】
その後、上述したステップＳ３７〜ステップＳ４１が順次実行され、ステップＳ４１において、過剰膜厚Δｄの補正を行なうと判定されると、制御装置６０Ｃは、検出器５０Ｂから受けた１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射率スペクトルに基づいて、ＡｌＡｓの膜厚およびＧａＡｓの膜厚をパラメータとして計算した１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射率スペクトルと、検出器５０Ｂによって検出された１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射率スペクトルとの誤差が最小二乗法で最小となるように、１５周期分のＡｌＡｓの膜厚の平均値（＝１１０．８ｎｍ）および１５周期分のＡｌＡｓの膜厚の平均値（＝９４．４ｎｍ）を求める。
【０２２１】
そして、制御装置６０Ｃは、その演算したＡｌＡｓの平均膜厚（＝１１０．８ｎｍ）と、ＧａＡｓの平均膜厚（＝９４．４ｎｍ）とを用いて１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射帯域の中心波長λＭＡＸをλＭＡＸ＝４ｎｄによって計算し、１５周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］の反射帯域の中心波長が１２９０ｎｍであることを検出する。すなわち、制御装置６０Ｃは、ｎ＝２．９０９およびｄ＝１１０．８ｎｍまたはｎ＝３．４１４およびｄ＝９４．４ｎｍをλＭＡＸ＝４ｎｄに代入してλＭＡＸ＝１２９０ｎｍを求める。
【０２２２】
この１２９０ｎｍの中心波長は、本来の中心波長である１３００ｎｍとずれているので、制御装置６０Ｃは、残りの２０周期分の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層するときのＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を実施の形態３における方法と同じ方法によって演算する。
【０２２３】
このようにして、制御装置６０Ｃは、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）の反射率を補償するための残りの分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を形成するためのＡｌＡｓおよびＧａＡｓの膜厚を計算する（ステップＳ４１Ｂ）。
【０２２４】
その後、上述したステップＳ４２Ａ，Ｓ４２〜Ｓ４４が順次実行される。
【０２２５】
このように、実施の形態４によれば、薄膜製造装置１００Ｃは、反応容器１０内における結晶成長時間によって結晶成長を中断し、その中断した時点において実測した反射率スペクトルに基づいて、残りの半導体層を結晶成長するときの制御上の目標膜厚を決定するので、反応容器１０内において結晶成長された半導体層が膜厚の検出が困難である半導体層を含む場合でも、目標膜厚を有する半導体層を製造できる。
【０２２６】
なお、上記においては、３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層する場合において、１５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］が積層された時点で結晶成長を１回中断して制御上の目標膜厚の補正（＝過剰膜厚Δｄの補正）を行なったが、この発明においては、これに限らず、３５周期の［ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ］を積層する場合において、結晶成長を２回以上中断して制御上の目標膜厚の補正（＝過剰膜厚Δｄの補正）を行なうようにしてもよい。
【０２２７】
その他は、実施の形態１，３と同じである。
【０２２８】
［実施の形態５］
図１４は、実施の形態５による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。図１４を参照して、実施の形態５による薄膜製造装置１００Ｄは、図１に示す薄膜製造装置１００の検出器５０を検出器５０Ｃに代え、制御装置６０を制御装置６０Ｄに代え、ガス供給源７５，７６、ＭＦＣ８５，８６およびバルブ９５，９６を追加したものであり、その他は、薄膜製造装置１００と同じである。
【０２２９】
ガス供給源７５は、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を保持する。ガス供給源７６は、ジメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）を保持する。ＭＦＣ８５は、ガス供給７５に対応して設けられ、ＭＦＣ８６は、ガス供給源７６に対応して設けられる。バルブ９５は、ＭＦＣ８５に対応して設けられ、バルブ９６は、ＭＦＣ８６に対応して設けられる。
【０２３０】
検出器５０Ｃは、制御装置６０Ｄから受けた半導体層の膜厚および組成に基づいて、所望の膜厚を有する半導体層が反応容器１０内で結晶成長されたときのファブリペロ振動の位相変化を計算し、その計算した位相変化を目標位相変化として保持する。
【０２３１】
また、検出器５０Ｃは、反応容器１０内で半導体層の結晶成長が開始されると、基板９０からの反射光をハーフミラー４０を介して受け、その受けた反射光の強度を検出して図３に示すようなファブリペロ振動を検出する。そして、検出器５０Ｃは、ファブリペロ振動の検出を開始した以降のファブリペロ振動の位相変化を順次検出し、その検出した位相変化が目標位相変化に達すると、停止信号ＳＴＰ３を生成して制御装置６０Ｄへ出力する。検出器５０Ｃは、その他、検出器５０と同じ機能を果たす。
【０２３２】
制御装置６０Ｄは、信号ＦＬ５，ＦＬ６を生成してそれぞれＭＦＣ８５，８６へ出力する。また、制御装置６０Ｄは、ＨレベルまたはＬレベルからなる信号ＳＥ５，ＳＥ６を生成してそれぞれバルブ９５，９６へ出力する。
【０２３３】
ＭＦＣ８５は、制御装置６０Ｄから信号ＦＬ５を受けると、その受けた信号ＦＬ５によって指定された流量からなるトリメチルインジウム（ＴＭＩ）をバルブ９５を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８６は、制御装置６０Ｄから信号ＦＬ６を受けると、その受けた信号ＦＬ６によって指定された流量からなるジメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）をバルブ９６を介してガス供給口１１へ供給する。
【０２３４】
バルブ９５は、制御装置６０ＤからのＬレベルの信号ＳＥ５に応じて閉じ、Ｈレベルの信号ＳＥ５に応じて開く。バルブ９６は、制御装置６０ＤからのＬレベルの信号ＳＥ６に応じて閉じ、Ｈレベルの信号ＳＥ６に応じて開く。
【０２３５】
図１５は、図１４に示す薄膜製造装置１００Ｄにおいて製造される共振器の構成を示す概略図である。図１５を参照して、面発光レーザ素子１５０は、分布ブラッグ反射器１０２，１０６と、共振器スペーサー層１０３，１０５と、活性層１０４とを備える。
【０２３６】
共振器スペーサー層１０３，１０５は、活性層１０４の両側に活性層１０４に接して形成される。分布ブラッグ反射器１０２は、共振器スペーサー層１０３に接して形成され、分布ブラッグ反射器１０２は、共振器スペーサー層１０５に接して形成される。
【０２３７】
分布ブラッグ反射器１０２は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓを一対したとき、３５周期の［ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ］からなる。共振器スペーサー層１０３，１０５の各々は、ＧａＡｓからなる。活性層１０４は、ＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層１０４１と、ＧａＡｓからなる障壁層１０４２とを含む。井戸層１０４１の膜厚は、８ｎｍであり、障壁層１０４２の膜厚は、１８ｎｍである。そして、活性層１０４は、３層の井戸層１０４１と、３層の障壁層１０４２とを交互に積層した量子井戸構造からなる。分布ブラッグ反射器１０６は、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓを一対したとき、２４周期の［ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓ］からなる。
【０２３８】
面発光レーザ素子１５０においては、共振器スペーサー層１０３，１０５および活性層１０４は、共振器１３０を構成する。そして、共振器１３０は、面発光レーザ素子１５０の発振波長λの１波長（λ）分の膜厚を有する。
【０２３９】
薄膜製造装置１００Ｄは、共振器１３０を製造する。この場合、共振器スペーサー１０３，１０５は、検出器５０Ｃによって検出可能な膜厚を有し、活性層１０４を構成する井戸層１０４１および障壁層１０４２の各々は、検出器５０Ｃによる検出限界よりも薄い膜厚を有する。
【０２４０】
そこで、実施の形態５においては、共振器スペーサー層１０３，１０５を結晶成長する場合、実施の形態１と同じように、検出器５０Ｃは、結晶成長された共振器スペーサー層１０３，１０５の膜厚を上述した方法によって検出しながら、その検出した膜厚が制御上の目標膜厚に到達すると、停止信号ＳＴＰ１を生成して制御装置６０Ｄへ出力する。
【０２４１】
そして、検出器５０Ｃは、検出限界よりも薄い膜厚を有する井戸層１０４１および障壁層１０４２から構成される活性層１０４が反応容器１０内で結晶成長されるとき、実施の形態４と同じように、反応容器１０内における結晶成長の時間が活性層１０４の結晶成長時間に達すると、逓信信号ＳＴＰ２を生成して制御装置６０Ｄへ出力する。
【０２４２】
また、検出器５０Ｃは、共振器スペーサー層１０３、活性層１０４および共振器スペーサー層１０５が順次結晶成長される間、基板９０からの反射光に基づいて、上述したファブリペロ振動を検出し続け、ファブリペロ振動を検出し始めてからの位相変化が目標位相変化（＝１波長に相当する位相変化）に達すると、停止信号ＳＴＰ３を生成して制御装置６０Ｄへ出力する。
【０２４３】
図１６は、図１４に示す薄膜製造装置１００Ｄにおける共振器の製造方法を説明するためのフローチャートである。なお、図１６に示すフローチャートの説明においては、制御装置６０Ｄは、共振器スペーサー層１０３、活性層１０４および共振器スペーサー層１０５の各層の目標膜厚、組成および過剰膜厚Δｄ等からなるデータを検出器５０Ｃへ転送しており、検出器５０Ｃは、目標位相変化（＝１波長に相当する位相変化）を予め計算して保持しているものとする。また、検出器５０Ｃは、８ｎｍの膜厚を有するＧａＩｎＮＡｓが結晶成長する時間と、１８ｎｍの膜厚を有するＧａＡｓが結晶成長する時間とを保持しているものとする。
【０２４４】
図１６を参照して、一連の動作が開始されると、制御装置６０Ｄは、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４を生成し、その生成した信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４をそれぞれバルブ９１，９３，９４へ出力する。また、制御装置６０Ｄは、所定の流量を有するキャリアガスを流すための信号ＦＬ１、所定の流量を有するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を流すための信号ＦＬ３、および所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）を流すための信号ＦＬ４を生成し、その生成した信号ＦＬ１，ＦＬ３，ＦＬ４をそれぞれＭＦＣ８１，８３，８４へ出力する。
【０２４５】
そして、バルブ９１，９３，９４は、それぞれ、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４に応じて開く。また、ＭＦＣ８１は、信号ＦＬ１に応じて所定の流量を有するキャリアガスをガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８３は、信号ＦＬ３に応じて所定の流量を有するトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８４は、信号ＦＬ４に応じて所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をガス供給口１１へ供給する。
【０２４６】
ガス供給口１１から反応容器１０内に供給されたトリメチルガリウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、所定の温度に昇温された基板９０の表面で熱分解され、ＧａＡｓが基板９０上で成長し始める。これによって、反応容器１０内でＧａＡｓからなる共振器スペーサー層１０３の結晶成長が開始される。そして、制御装置６０は、信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４，ＦＬ１，ＦＬ３，ＦＬ４の出力に伴って信号ＳＴ１を生成して光源３０および検出器５０Ｃへ出力する（ステップＳ５１）。
【０２４７】
光源３０は、制御装置６０からの信号ＳＴ１に応じて所定の波長を有する光を生成して出射する。そして、ハーフミラー４０は、光源３０からの光をそのまま透過し、光学ポート１３を介して基板９０に照射するとともに、基板９０からの反射光を検出器５０Ｃへ導く。
【０２４８】
検出器５０Ｃは、ハーフミラー４０から反射光を受けると、その受けた反射光の強度を検出し、その検出した反射光の強度に基づいて、上述した方法によって、共振器スペーサー層１０３の膜厚を検出する。これによって、ファブリペロ振動の計測が開始される。そして、検出器５０Ｃは、検出した共振器スペーサー層１０３の膜厚が制御上の目標膜厚（＝目標膜厚−過剰膜厚Δｄ）に達すると、停止信号ＳＴＰ１を生成して制御装置６０Ｄへ出力し、制御装置６０Ｄは、停止信号ＳＴＰ１に応じてＬレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１，９３，９４へ出力し、バルブ９１，９３，９４は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４に応じて閉じる（ステップＳ５２）。
【０２４９】
その後、制御装置６０Ｄは、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３〜ＳＥ６を生成してそれぞれバルブ９１，９３〜９６へ出力する。また、制御装置６０Ｄは、所定の流量を有するキャリアガスを流すための信号ＦＬ１、所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を流すための信号ＦＬ３、所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）を流すための信号ＦＬ４、所定の流量を有するトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を流すための信号ＦＬ５および所定の流量を有するジメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）を流すための信号ＦＬ６を生成し、その生成した信号ＦＬ１，ＦＬ３〜ＦＬ６をそれぞれＭＦＣ８１，８３〜８６へ出力する。
【０２５０】
バルブ９１，９３〜９６は、それぞれ、制御装置６０ＤからのＨレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３〜ＳＥ６に応じて開く。また、ＭＦＣ８１は、制御装置６０Ｄからの信号ＦＬ１に応じて、所定の流量を有するキャリアガスをバルブ９１を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８３は、制御装置６０Ｄからの信号ＦＬ３に応じて、所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をバルブ９３を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８４は、制御装置６０Ｄからの信号ＦＬ４に応じて、所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をバルブ９４を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８５は、制御装置６０Ｄからの信号ＦＬ５に応じて、所定の流量を有するトリメチルインジウム（ＴＭＩ）をバルブ９５を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８６は、制御装置６０Ｄからの信号ＦＬ６に応じて、所定の流量を有するジメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）をバルブ９６を介してガス供給口１１へ供給する。
【０２５１】
ガス供給口１１から反応容器１０内に供給されたトリメチルガリウム（ＴＭＡ）、アルシン（ＡｓＨ３）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）およびジメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）は、所定の温度に昇温された基板９０の表面で熱分解され、ＧａＩｎＮＡｓが基板９０上で成長し始める。これによって、反応容器１０内でＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層１０４１の結晶成長が開始される。
【０２５２】
検出器５０Ｃは、内蔵するタイマーによって計測した時間が、８ｎｍの膜厚を有するＧａＩｎＮＡｓが結晶成長する時間に達すると、停止信号ＳＴＰ１を生成して制御装置６０Ｄへ出力する。制御装置６０Ｄは、検出器５０Ｃからの停止信号ＳＴＰ１に応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３〜ＳＥ６を生成してそれぞれバルブ９１，９３〜９６へ出力し、原料ガスを停止する。
【０２５３】
その後、制御装置６０Ｄは、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１，９３，９４へ出力する。また、制御装置６０Ｄは、所定の流量を有するキャリアガスを流すための信号ＦＬ１、所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を流すための信号ＦＬ３および所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）を流すための信号ＦＬ４を生成し、その生成した信号ＦＬ１，ＦＬ３，ＦＬ４をそれぞれＭＦＣ８１，８３，８４へ出力する。
【０２５４】
バルブ９１，９３，９４は、それぞれ、制御装置６０ＤからのＨレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４に応じて開く。また、ＭＦＣ８１は、制御装置６０Ｄからの信号ＦＬ１に応じて、所定の流量を有するキャリアガスをバルブ９１を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８３は、制御装置６０Ｄからの信号ＦＬ３に応じて、所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をバルブ９３を介してガス供給口１１へ供給する。ＭＦＣ８４は、制御装置６０Ｄからの信号ＦＬ４に応じて、所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をバルブ９４を介してガス供給口１１へ供給する。
【０２５５】
ガス供給口１１から反応容器１０内に供給されたトリメチルガリウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、所定の温度に昇温された基板９０の表面で熱分解され、ＧａＡｓが基板９０上で成長し始める。これによって、反応容器１０内でＧａＡｓからなる障壁層１０４２の結晶成長が開始される。
【０２５６】
検出器５０Ｃは、内蔵するタイマーによって計測した時間が、１８ｎｍの膜厚を有するＧａＡｓが結晶成長する時間に達すると、停止信号ＳＴＰ１を生成して制御装置６０Ｄへ出力する。制御装置６０Ｄは、検出器５０Ｃからの停止信号ＳＴＰ１に応じて、Ｌレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４を生成してそれぞれバルブ９１，９３，９４へ出力し、原料ガスを停止する。
【０２５７】
上述した交互に繰り返されて、活性層１０４が結晶成長される（ステップＳ５３）。
【０２５８】
そして、検出器５０Ｃは、内蔵するタイマーによって計測した時間が活性層１０４の結晶成長時間に達すると、停止信号ＳＴＰ２を生成して制御装置６０Ｄへ出力する。
【０２５９】
制御装置６０Ｄは、停止信号ＳＴＰ２に応じて、活性層１０４を結晶成長させるための原料ガスを停止し、その後、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４を生成し、その生成した信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４をそれぞれバルブ９１，９３，９４へ出力する。また、制御装置６０Ｄは、所定の流量を有するキャリアガスを流すための信号ＦＬ１、所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を流すための信号ＦＬ３、および所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）を流すための信号ＦＬ４を生成し、その生成した信号ＦＬ１，ＦＬ３，ＦＬ４をそれぞれＭＦＣ８１，８３，８４へ出力する。
【０２６０】
そして、バルブ９１，９３，９４は、それぞれ、Ｈレベルの信号ＳＥ１，ＳＥ３，ＳＥ４に応じて開く。また、ＭＦＣ８１は、信号ＦＬ１に応じて所定の流量を有するキャリアガスをガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８３は、信号ＦＬ３に応じて所定の流量を有するトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をガス供給口１１へ供給し、ＭＦＣ８４は、信号ＦＬ４に応じて所定の流量を有するアルシン（ＡｓＨ３）をガス供給口１１へ供給する。
【０２６１】
ガス供給口１１から反応容器１０内に供給されたトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、所定の温度に昇温された基板９０の表面で熱分解され、ＧａＡｓが基板９０上で成長し始める。これによって、反応容器１０内でＧａＡｓからなる共振器スペーサー層１０５の結晶成長が開始される（ステップＳ５４）。
【０２６２】
検出器５０Ｃは、ハーフミラー４０から反射光を受けると、その受けた反射光の強度を検出し、その検出した反射光の強度に基づいて、ファブリペロ振動を検出する。そして、検出器５０Ｃは、ファブリペロ振動の検出を開始してからのファブリペロ振動の位相変化が目標位相変化（＝１波長分の位相変化）に達することを検出する（ステップＳ５５）。
【０２６３】
そうすると、検出器５０Ｃは、停止信号ＳＴＰ３を生成して制御装置６０Ｄへ出力し、制御装置６０Ｄは、停止信号ＳＴＰ３に応じてＬレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ６を生成してそれぞれバルブ９１〜９６へ出力し、バルブ９１〜９６は、それぞれ、Ｌレベルの信号ＳＥ１〜ＳＥ６応じて閉じる。これによって、共振器スペーサー層１０５の結晶成長が終了する（ステップＳ５６）。そして、一連の動作が終了する。なお、検出器５０Ｃは、ステップＳ５２〜ステップＳ５５までの間、ファブリペロ振動を検出し続ける。
【０２６４】
このように、実施の形態５によれば、薄膜製造装置１００Ｄは、反応容器１０内における結晶成長を実測した膜厚および時間によって管理するので、反応容器１０内において結晶成長された半導体層が、膜厚の実測が困難である半導体層を含む場合でも、目標膜厚を有する積層構造体を製造できる。
【０２６５】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０２６６】
［実施の形態６］
図１７は、実施の形態６による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。図１７を参照して、実施の形態６による薄膜製造装置１００Ｅは、図１に示す薄膜製造装置１００の反応容器１０を反応容器１０Ａに代え、サセプター２０をサセプター２１に代え、ハーフミラー４０を削除したものであり、その他は、薄膜製造装置１００と同じである。
【０２６７】
反応容器１０Ａは、縦型の反応炉からなり、ガス供給口１１Ａと、排気口１２Ａと、２つの光学ポート１３Ａ，１３Ｂを有する。ガス供給口１１Ａは、反応容器１０Ａの上部に配置され、排気口１２Ａは、反応容器１０Ａの側面の下部に設けられ、光学ポート１３Ａは、ガス供給口１１Ａの一方側に配置され、光学ポート１３Ｂは、ガス供給口１１Ａの他方側に配置される。
【０２６８】
サセプター２１は、その中心がガス供給口１１Ａの中心に略一致するように反応容器１０Ａ内に配置される。
【０２６９】
サセプター２１は、その一主面２１Ａに基板９０を支持する。光学ポート１３Ａは、光源３０から出射された光を透過して斜めから基板９０に照射する。光学ポート１３Ｂは、基板９０で反射された反射光を透過して検出器５０に導く。
【０２７０】
薄膜製造装置１００Ｅは、原料ガスを基板９０の上側から基板９０に供給し、実施の形態１と同じように制御上の目標膜厚を用いて各種の薄膜を成長させる。
【０２７１】
薄膜製造装置１００Ｅは、検出器５０に代えて検出器５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃのいずれかを備えていてもよく、制御装置６０に代えて制御装置６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄのいずれかを備えていてもよく、光源３０に代えて光源３０Ａを備えていてもよい。
【０２７２】
そして、薄膜製造装置１００Ｅは、実施の形態２〜実施の形態５のいずれかと同じ方法によって各種の薄膜を成長してもよい。
【０２７３】
また、実施の形態６においては、反応容器１０Ａは、どのような形状であってもよく、光を入射する光学ポートと、基板９０で反射した反射光を検出器５０に導く光学ポートとを備え、反応容器１０Ａ内で結晶成長される半導体層の膜厚をその場観察できるものであればよい。
【０２７４】
その他は、実施の形態１から実施の形態５と同じである。
【０２７５】
［実施の形態７］
図１８は、実施の形態７による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。図１８を参照して、実施の形態７による薄膜製造装置１００Ｆは、図１７に示す薄膜製造装置１００Ｅの光学ポート１３Ａ，１３Ｂを光学ポート１３Ｃに代え、ガス供給口１１Ａをガス供給口１１Ｂ，１１Ｃに代え、ハーフミラー４０を追加したものであり、その他は、薄膜製造装置１００Ｅと同じである。
【０２７６】
ガス供給口１１Ｂ，１１Ｃおよび光学ポート１３Ｃは、サセプター２１の上側に配置される。そして、光学ポート１３Ｃは、その中心がサセプター２１の中心に略一致するように配置される。ガス供給口１１Ｂは、光学ポート１３Ｃの外側に配置され、ガス供給口１１Ｃは、ガス供給口１１Ｂの外側に配置される。
【０２７７】
光源３０およびハーフミラー４０は、供給口１１Ｂ，１１Ｃおよび光学ポート１３Ｃの上側に配置される。
【０２７８】
図１９は、図１８に示す光源３０側から見たガス供給口１１Ｂ，１１Ｃおよび光学ポート１３Ｃの平面図である。図１９を参照して、ガス供給口１１Ｂは、８個の孔１からなり、ガス供給口１１Ｃは、８個の孔２からなる。８個の孔１は、略八角形に配置され、８個の孔２も、略八角形に配置される。
【０２７９】
図１８および図１９を参照して、キャリアガスは、光学ポート１３Ｃを介して反応容器１０Ａ内へ供給され、ＩＩＩ族金属の原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）は、ガス供給口１１Ｂを介して反応容器１０Ａ内へ供給され、Ｖ族金属の原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、ガス供給口１１Ｃを介して反応容器１０Ａ内へ供給される。
【０２８０】
このように、薄膜製造装置１００Ｆにおいては、Ｖ族金属の原料ガスは、ＩＩＩ族金属の原料ガスよりも外側から反応容器１０Ａ内へ供給される。これによって、基板９０の表面におけるＩＩＩ族金属の原料の濃度分布およびＶ族金属の原料の濃度分布をほぼフラットにできる。
【０２８１】
また、薄膜製造装置１００Ｆにおいては、ＩＩＩ族金属の原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）は、ガス供給口１１Ｃを介して反応容器１０Ａ内へ供給され、Ｖ族金属の原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）およびアルシン（ＡｓＨ３）は、ガス供給口１１Ｂを介して反応容器１０Ａ内へ供給されるようにしてもよい。
【０２８２】
なお、薄膜製造装置１００Ｆは、検出器５０に代えて検出器５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃのいずれかを備えていてもよく、制御装置６０に代えて制御装置６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄのいずれかを備えていてもよく、光源３０に代えて光源３０Ａを備えていてもよい。
【０２８３】
そして、薄膜製造装置１００Ｆは、実施の形態２〜実施の形態５のいずれかと同じ方法によって各種の薄膜を成長してもよい。
【０２８４】
その他は、実施の形態１から実施の形態５と同じである。
【０２８５】
［実施の形態８］
図２０は、実施の形態８による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。図２０を参照して、実施の形態８による薄膜製造装置１００Ｇは、図１に示す薄膜製造装置１００の光源３０、検出器５０および制御装置６０をそれぞれ光源３０Ｂ、検出器５０Ｄおよび制御装置６０Ｅに代えたものであり、その他は、薄膜製造装置１００と同じである。
【０２８６】
光源３０Ｂは、上述した２つの光源３０，３０Ａを含み、選択的に光源３０または光源３０Ａとして機能する。検出器５０Ｄは、上述した４個の検出器５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを含み、４個の検出器５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃから選択した１つの検出器として機能する。制御装置６０Ｅは、上述した５個の制御装置６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄを含み、５個の制御装置６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄから選択した１つの制御装置として機能する。
【０２８７】
この場合、検出器５０Ｄが検出器５０として機能するとき、制御装置６０Ｅは、制御装置６０として機能し、光源３０Ｂは、光源３０として機能する。すなわち、薄膜製造装置１００Ｇは、薄膜製造装置１００（図１参照）として機能する。
【０２８８】
また、検出器５０Ｄが検出器５０Ａとして機能するとき、制御装置６０Ｅは、制御装置６０Ａまたは制御装置６０Ｂとして機能し、光源３０Ｂは、光源３０として機能する。すなわち、薄膜製造装置１００Ｇは、薄膜製造装置１００Ａ（図７参照）または薄膜製造装置１００Ｂ（図９参照）として機能する。
【０２８９】
さらに、検出器５０Ｄが検出器５０Ｂとして機能するとき、制御装置６０Ｅは、制御装置６０Ｃとして機能し、光源３０Ｂは、光源３０Ａとして機能する。すなわち、薄膜製造装置１００Ｇは、薄膜製造装置１００Ｃ（図１２参照）として機能する。
【０２９０】
さらに、検出器５０Ｄが検出器５０Ｃとして機能するとき、制御装置６０Ｄは、制御装置６０Ｄとして機能し、光源３０Ｂは、光源３０として機能する。すなわち、薄膜製造装置１００Ｇは、薄膜製造装置１００Ｄ（図１４参照）として機能する。
【０２９１】
このように、薄膜製造装置１００Ｇは、上述した実施の形態１から実施の形態５による薄膜製造装置１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄの全ての機能を有し、反応容器１０内で結晶成長される半導体層の種類に応じて、薄膜製造装置１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄのいずれか１つの薄膜製造装置として機能する。
【０２９２】
以下、薄膜製造装置１００Ｇが面発光レーザ素子を製造する場合について説明する。図２１は、図２０に示す薄膜製造装置１００Ｇが製造する面発光レーザ素子の構成を示す断面図である。図２１を参照して、面発光レーザ素子１５０は、基板１０１と、分布ブラッグ反射器１０２，１０６と、共振器スペーサー層１０３，１０５と、活性層１０４と、選択酸化層１０７と、コンタクト層１０８と、ＳｉＯ２層１０９と、絶縁樹脂層１１１と、ｐ側電極１１２と、ｎ側電極１１３とを備える。
【０２９３】
基板１０１は、ｎ−ＧａＡｓからなる。分布ブラッグ反射器１０２は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｎ−ＧａＡｓの対を一周期とした場合、３５周期の［ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｎ−ＧａＡｓ］からなり、基板１０１の一主面に形成される。そして、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｎ−ＧａＡｓの各々の膜厚は、面発光レーザ素子１５０の発振波長をλとした場合、λ／４ｎ（ｎは各半導体層の屈折率）である。
【０２９４】
共振器スペーサー層１０３は、ノンドープＧａＡｓからなり、分布ブラッグ反射器１０２上に形成される。活性層１０４は、ＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層と、ＧａＡｓからなる障壁層とを含む量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層１０３上に形成される。
【０２９５】
共振器スペーサー層１０５は、ノンドープＧａＡｓからなり、活性層１０４上に形成される。分布ブラッグ反射器１０６は、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓの対を一周期とした場合、２４周期の［ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓ］からなり、共振器スペーサー層１０５上に形成される。そして、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ｐ−ＧａＡｓの各々の膜厚は、λ／４ｎ（ｎは各半導体層の屈折率）である。
【０２９６】
選択酸化層１０７は、ｐ−ＡｌＡｓからなり、分布ブラッグ反射器１０６中に設けられる。そして、選択酸化層１０７は、非酸化領域１０７ａと酸化領域１０７ｂとからなり、２０ｎｍの膜厚を有する。
【０２９７】
コンタクト層１０８は、ｐ−ＧａＡｓからなり、分布ブラッグ反射器１０６上に形成される。ＳｉＯ２層１０９は、分布ブラッグ反射器１０２の一部の一主面と、共振器スペーサー層１０３、活性層１０４、共振器スペーサー層１０５、分布ブラッグ反射器１０６、選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８の端面とを覆うように形成される。
【０２９８】
絶縁性樹脂１１０は、ＳｉＯ２層１０９に接して形成される。ｐ側電極１１１は、コンタクト層１０８の一部および絶縁性樹脂１１０上に形成される。ｎ側電極１１２は、基板１０１の裏面に形成される。
【０２９９】
分布ブラッグ反射器１０２，１０６の各々は、活性層１０４で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層１０４に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。
【０３００】
また、酸化領域１０７ｂは、非酸化領域１０７ａよりも小さい屈折率を有する。そして、酸化領域１０７ｂは、ｐ側電極１１１から注入された電流が活性層１０４へ流れる経路を非酸化領域１０７ａに制限する電流狭窄部を構成するとともに、活性層１０４で発振した発振光を非酸化領域１０７ａに閉じ込める。これによって、面発光レーザ素子１５０は、低閾値電流での発振が可能となる。
【０３０１】
図２２は、図２１に示す面発光レーザ素子１５０の活性層１０４の近傍を示す断面図である。図２２を参照して、分布ブラッグ反射器１０２は、低屈折率層１０２１と、高屈折率層１０２２と、組成傾斜層１０２３とを含む。低屈折率層１０２１は、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなり、高屈折率層１０２２は、ｎ−ＧａＡｓからなる。組成傾斜層１０２３は、低屈折率層１０２１および高屈折率層１０２２のいずれか一方から他方へ向かってＡｌ組成が徐々に変化するｎ−ＡｌＧａＡｓからなる。そして、低屈折率層１０２１が共振器スペーサー層１０３に接する。
【０３０２】
分布ブラッグ反射器１０６は、低屈折率層１０６１と、高屈折率層１０６２と、組成傾斜層１０６３とを含む。低屈折率層１０６１は、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなり、高屈折率層１０６２は、ｐ−ＧａＡｓからなる。組成傾斜層１０６３は、低屈折率層１０６１および高屈折率層１０６２のいずれか一方から他方へ向かってＡｌ組成が徐々に変化するｐ−ＡｌＧａＡｓからなる。そして、低屈折率層１０６１が共振器スペーサー層１０５に接する。
【０３０３】
活性層１０４は、各々がＧａＩｎＮＡｓからなる３層の井戸層１０４１と、各々がＧａＡｓからなる４層の障壁層１０４２とが交互に積層された量子井戸構造からなる。そして、障壁層１０４２が共振器スペーサー層１０３，１０５に接する。
【０３０４】
面発光レーザ素子１５０においては、共振器スペーサー層１０３，１０５および活性層１０４は、共振器を構成し、基板１０１に垂直な方向における共振器の厚さは、面発光レーザ素子１の１波長（＝λ）に設定される。すなわち、共振器スペーサー層１０３，１０５および活性層１０４は、１波長共振器を構成する。
【０３０５】
図２３、図２４および図２５は、それぞれ、図２１に示す面発光レーザ素子１５０の作製方法を示す第１から第３の工程図である。図２３を参照して、一連の動作が開始されると、ＭＯＣＶＤ法を用いて、反射層１０２、共振器スペーサー層１０３、活性層１０４、共振器スペーサー層１０５、反射層１０６、選択酸化層１０７、およびコンタクト層１０８を基板１０１上に順次積層する（図２３の工程（ａ）参照）。
【０３０６】
この場合、反射層１０２のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓおよびｎ−ＧａＡｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成する。
【０３０７】
また、共振器スペーサー層１０３のノンドープＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、活性層１０４のＧａＩｎＮＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、活性層１０４のＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【０３０８】
さらに、共振器スペーサー層１０５のノンドープＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアルシン（ＡｓＨ３）を原料として形成し、反射層１０６のｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／ＧａＡｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。
【０３０９】
さらに、選択酸化層１０７のｐ−ＡｌＡｓをトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成し、コンタクト層１０８のｐ−ＧａＡｓをトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。
【０３１０】
その後、コンタクト層１０８の上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、コンタクト層１０８上にレジストパターン１２０を形成する（図２３の工程（ｂ）参照）。この場合、レジストパターン１２０は、１辺が２０μｍである正方形の形状を有する。
【０３１１】
レジストパターン１２０を形成すると、その形成したレジストパターン１２０をマスクとして用いて、分布ブラッグ反射器１０２の一部と、共振器スペーサー層１０３、活性層１０４、共振器スペーサー層１０５、反射層１０６、選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８の周辺部をドライエッチングにより除去し、さらに、レジストパターン１２０を除去する（図２３の工程（ｃ）参照）。
【０３１２】
次に、図２４を参照して、図２３に示す工程（ｃ）の後、８５℃に加熱した水を窒素ガスでバブリングした雰囲気中において、試料を４２５℃に加熱して、選択酸化層１０７の周囲を外周部から中央部に向けて酸化し、選択酸化層１０７中に非酸化領域１０７ａと酸化領域１０７ｂとを形成する（図２４の工程（ｄ）参照）。この場合、非酸化領域１０７ａは、１辺が４μｍである正方形からなる。
【０３１３】
その後、気相化学堆積法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、試料の全面にＳｉＯ２層１０９を形成し、写真製版技術を用いて光出射部となる領域およびその周辺領域のＳｉＯ２層１０９を除去する（図２４の工程（ｅ）参照）。
【０３１４】
次に、試料の全体に絶縁性樹脂１１０をスピンコートにより塗布し、光出射部となる領域上の絶縁性樹脂１１０を除去する（図２４の工程（ｆ）参照）。
【０３１５】
図２５を参照して、絶縁性樹脂１１０を形成した後、光出射部となる領域上に１辺が８μｍであるレジストパターンを形成し、試料の全面にｐ側電極材料を蒸着により形成し、レジストパターン上のｐ側電極材料をリフトオフにより除去してｐ側電極１１１を形成する（図２５の工程（ｇ）参照）。そして、基板１０１の裏面を研磨し、基板１０１の裏面にｎ側電極１１２を形成し、さらに、アニールしてｐ側電極１１１およびｎ側電極１１２のオーミック導通を取る（図２５の工程（ｈ）参照）。これによって、面発光レーザ素子１５０が作製される。
【０３１６】
面発光レーザ素子１５０が作製される場合、薄膜製造装置１００Ｇは、図２３の工程（ａ）において、分布ブラッグ反射器１０２、共振器スペーサー層１０３、活性層１０４、共振器スペーサー層１０５、分布ブラッグ反射器１０６、選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８を順次積層する。
【０３１７】
そして、薄膜製造装置１００Ｇは、分布ブラッグ反射器１０２，１０６を結晶成長するとき、実施の形態２による薄膜製造装置１００Ａ、実施の形態３による薄膜製造装置１００Ｂおよび実施の形態４による薄膜製造装置１００Ｃのいずれかとして機能して分布ブラッグ反射器１０２を結晶成長する。
【０３１８】
また、薄膜製造装置１００Ｇは、共振器スペーサー層１０３，１０５を結晶成長するとき、実施の形態１による薄膜製造装置１００として機能して共振器スペーサー層１０３，１０５を結晶成長する。
【０３１９】
さらに、薄膜製造装置１００Ｇは、活性層１０４を結晶成長するとき、実施の形態５による薄膜製造装置１００Ｄとして機能して活性層１０４を結晶成長する。
【０３２０】
さらに、薄膜製造装置１００Ｇは、選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８を結晶成長するとき、実施の形態１による薄膜製造装置１００として機能して選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８を結晶成長する。
【０３２１】
この場合、薄膜製造装置１００Ｇは、実施の形態２による薄膜製造装置１００Ａ、実施の形態３による薄膜製造装置１００Ｂおよび実施の形態４による薄膜製造装置１００Ｃのいずれかとして機能して分布ブラッグ反射器１０２，１０６を結晶成長するとき、図８に示すフローチャート、図１１に示すフローチャートおよび図１３に示すフローチャートのいずれかに従って布ブラッグ反射器１０２，１０６を結晶成長する。
【０３２２】
また、薄膜製造装置１００Ｇは、実施の形態１による薄膜製造装置１００として機能して共振器スペーサー層１０３，１０５を結晶成長するとき、図５に示すフローチャートに従って共振器スペーサー層１０３，１０５を結晶成長する。
【０３２３】
さらに、薄膜製造装置１００Ｇは、実施の形態５による薄膜製造装置１００Ｄとして機能して活性層１０４を結晶成長するとき、図１６に示すフローチャートに従って活性層１０４を結晶成長する。
【０３２４】
さらに、薄膜製造装置１００Ｇは、実施の形態１による薄膜製造装置１００として機能して選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８を結晶成長するとき、図５に示すフローチャートに従って選択酸化層１０７およびコンタクト層１０８を結晶成長する。
【０３２５】
実施の形態８によれば、反応容器１０内で結晶成長した半導体層の実測した膜厚または半導体層の結晶成長時間に基づいて、所望の膜厚を有する半導体層を結晶成長するので、膜厚の実測が困難である薄い半導体層を含む場合でも、所望の膜厚を有する半導体層を作製できる。
【０３２６】
なお、上記においては、薄膜製造装置１００Ｇを用いて面発光レーザ素子１５０を作製する場合について説明したが、この発明においては、これに限らず、薄膜製造装置１００Ｇを用いて各種のデバイスおよび各種の半導体薄膜を製造してもよく、半導体薄膜に限らず、半導体薄膜以外の各種の薄膜を製造してもよい。
【０３２７】
また、薄膜製造装置１００Ｇは、反応容器１０に代えて反応容器１０Ａを備えていてもよい。
【０３２８】
さらに、上記においては、ファブリペロ振動を検出して結晶成長された半導体層の膜厚を検出すると説明したが、この発明においては、半導体層の膜厚の検出方法は、どのような方法であってもよい。
【０３２９】
さらに、図５、図６、図８、図１１、図１３および図１６に示すフローチャートの各々は、この発明による「膜厚制御方法」を構成する。
【０３３０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０３３１】
この発明は、目標膜厚を有する薄膜を製造可能な薄膜製造装置に適用される。また、この発明は、目標膜厚を有する薄膜を製造可能な薄膜製造方法に適用される。さらに、この発明は、薄膜の膜厚を目標膜厚に制御可能な膜厚制御方法に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０３３２】
【図１】この発明の実施の形態１による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。
【図２】信号および半導体層の膜厚のタイミングチャートである。
【図３】ファブリペロ振動の概念図である。
【図４】制御上の目標膜厚を決定する方法を説明するための概念図である。
【図５】図１に示す薄膜製造装置における薄膜の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】図１に示す薄膜製造装置における分布ブラッグ反射器の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態２による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。
【図８】図７に示す薄膜製造装置における分布ブラッグ反射器の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態３による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。
【図１０】反射率スペクトルを示す図である。
【図１１】図９に示す薄膜製造装置における分布ブラッグ反射器の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施の形態４による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。
【図１３】図１２に示す薄膜製造装置における分布ブラッグ反射器の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１４】実施の形態５による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。
【図１５】図１４に示す薄膜製造装置において製造される共振器の構成を示す概略図である。
【図１６】図１４に示す薄膜製造装置における共振器の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】実施の形態６による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。
【図１８】実施の形態７による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。
【図１９】図１８に示す光源側から見たガス供給口および光学ポートの平面図である。
【図２０】実施の形態８による薄膜製造装置の構成を示す概略図である。
【図２１】図２０に示す薄膜製造装置が製造する面発光レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す面発光レーザ素子の活性層の近傍を示す断面図である。
【図２３】図２１に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第１の工程図である。
【図２４】図２１に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第２の工程図である。
【図２５】図２１に示す面発光レーザ素子の作製方法を示す第３の工程図である。
【符号の説明】
【０３３３】
１，２  孔、１０，１０Ａ  反応容器、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ  ガス供給口、１２，１２Ａ  排気口、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ  光学ポート、２０，２１  サセプター、２０Ａ  斜面、２１Ａ  一主面、３０  光源、４０  ハーフミラー、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ  検出器、６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ  制御装置、７１〜７６  ガス供給源、８１〜８６  マスフローコントローラ、９０，１０１  基板、９１〜９６  バルブ、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ  薄膜製造装置、１０２，１０６  分布ブラッグ反射器、１０３，１０５  共振器スペーサー層、１０７  選択酸化層、１０７ａ  非酸化領域、１０７ｂ  酸化領域、１０８  コンタクト層、１０９  ＳｉＯ２層、１１０  絶縁性樹脂、１１１  ｐ側電極、１１２  ｎ側電極、１２０  レジストパターン、１３０  共振器、１５０  面発光レーザ素子、１０２１，１０６１  低屈折率層、１０２２，１０６２  高屈折率層、１０３３，１０６３  組成傾斜層、１０４１  井戸層、１０４２  障壁層。
【図１】
2007299894.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007299894.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2007299894.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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